9•2010

МЕТАЛЛУРГ № 9, 2010 

■ Энергосберегающие 

технологии в металлургической 

промышленности 

■ Энергоаудит промышленных 

предприятий 

В НОМЕРЕ 

■ Утилизация 

технологической пыли 

кислородного конвертера 

9 • 2010 

■ Многослойные наноструктурные 

тепловыделяющие покрытия

© З А О « М Е Т А Л Л У Р Г И З Д А Т » • « М Е Т А Л Л У Р Г » • 2 0 1 0 

№ 9 • 2010 

Основан в январе 1956 г. 

Журнал «Металлург» переводится на английский язык фирмой SPRINGER/www.springeronline.com 

Журнал входит в перечень утвержденных ВАК РФ изданий для публикации трудов соискателей ученых степеней. 

У Ч Р Е Д И Т Е Л И : 

Центральный Совет Горно-металлургического профсоюза России, Профцентр «Союзметалл», 

Ассоциация промышленников горно-металлургического комплекса России (АМРОС), Ассоциация доменщиков (АССОД) 

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ: РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: 

С.З. Афонин – Председатель Ассоциации 

сталеплавильщиков, Президент Союза 

экспортеров металлопродукции 

А.А. Бродов – Директор Института 

экономики ФГУП «ЦНИИчермет 

им. И.П. Бардина» 

Н.Н. Гугис – Президент ООО «Корпорация 

производителей черных металлов» 

Ал.Д. Дейнеко – директор Фонда развития 

трубной промышленности 

А.В. Пинчук – замеcтитель директора 

Департамента базовых отраслей 

промышленности Минпромторга России 

Ю.Н. Райков – Генеральный директор 

ОАО «Цветметобработка» 

А.Г. Романов – Президент Российского 

Cоюза поставщиков металлопродукции 

Б.А. Сивак – Первый заместитель 

генерального директора 

ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ 

им. академика А.И. Целикова» 

М.В. Тарасенко – Председатель 

Горно-металлургического профсоюза 

России 

В.А. Шатлов – Председатель Ассоциации 

доменщиков (АССОД) 

Е.Х. Шахпазов – Генеральный директор 

ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» 

РЕДАКЦИЯ: 

О.Н. Новоселова – главный редактор 

Е.Х. Иванова – заместитель главного редактора 

И.Я. Паршина – научный редактор 

Е.Л. Гавриченко – ответственный секретарь 

Л.В. Архипова – менеджер по рекламе 

З.В. Барыкова – менеджер по распространению 

И.М. Мартынова – корректор 

Издание зарегистрировано в Комитете РФ 

по печати 15.04.1997 г. Регистрационный номер 015957 

Номер подписан в печать 24.09.2010 г. 

Формат 60×88 1/8. Печать офсетная. Тираж 1700 экз. 

В.Ж. Аренс – вице-президент РАЕН, проф., д-р техн. наук 

И.Н.Белоглазов – зав. кафедрой автоматизации технологических процессов и производств 

Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета), 

проф., д-р техн. наук 

А.А. Богатов – зав. кафедрой ОМД УГПУ–УПИ, проф., д-р техн. наук 

С.М. Горбатюк, зав. кафедрой «Инжиниринг технологического оборудования» МИСиС, 

проф., д-р техн. наук 

А.И. Зайцев – директор Центра физической химии, материаловедения, биметаллов и специальных 

видов коррозии (ЦФМК) ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», д-р физ.-мат. наук 

Б.Ф. Зинько – зав. сектором технологии выплавки сталей для труб и сварных конструкций 

ЦТСК ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», канд. техн. наук 

Я.Л. Кац – зам. начальника отдела ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ им. акад. А.И. Целикова», 

канд. техн. наук 

Н.Н. Карнаух – директор Института охраны труда и экологии Академии труда и социальных 

отношений 

Г.В. Кашакашвили – вице-президент Международного союза металлургов (Председатель 

Грузинского отделения), проф. Грузинского технического университета, д-р техн. наук 

Л.А. Кондратов – консультант Департамента базовых отраслей промышленности 

Минпромторга России 

Н.А. Коротченко – директор информационно-аналитического центра МИСиС 

А.Н. Крестьянинов – зам. генерального секретаря Профцентра «Союзметалл», 

д-р социологич. наук, проф. 

И.Ф. Курунов – главный доменщик ОАО НЛМК, проф. МИСиС, д-р техн. наук 

Л.П. Макаров – зам. директора Института экономики черной металлургии 

ФГУП «ЦНИИчермет им.И.П. Бардина», канд. экон. наук 

Б.С. Мастрюков – зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» МИСиС, проф. 

Ю.Д. Морозов – директор ЦТСК ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина», канд. техн. наук 

А.М. Неменов – главный инженер проекта ООО «МОСГИПРОМЕЗ», канд. техн. наук 

А.Н. Никулин – старший научный сотрудник ФГУП «ЦНИИчермет им.И.П.Бардина», 

д-р техн. наук 

А.М. Окуньков – исполнительный директор Ассоциации промышленников 

горно-металлургического комплекса России 

А.А. Ослопов – директор Дирекции по персоналу ООО «Корпорация производителей 

черных металлов» 

И.Ю. Пышминцев – генеральный директор ОАО «РосНИТИ», д-р техн. наук 

В.В. Тиняков – старший научный сотрудник ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», 

канд. техн. наук 

Г.А. Филиппов – директор Института качественных сталей ФГУП «ЦНИИчермет 

им. И.П. Бардина», д-р техн. наук, проф. 

Ал.Г. Шалимов – старший научный сотрудник ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН, д-р техн. наук 

Р.Л. Шаталов – зав. кафедрой МиОМД Московского государственного открытого 

университета, д-р техн. наук 

Л.И. Эфрон – научный руководитель Инженерно-технологического центра ЗАО ОМК, 

д-р техн. наук 

Г.Н. Юнин – зам. начальника технологического департамента ОOО «Евраз Холдинг» 

Перепечатка материалов журнала «Металлург» допускается только с письменного разрешения 

редакции. При цитировании ссылка обязательна. 

Адрес редакции журнала «Металлург»: 105005 Москва, 2-я Бауманская ул., д. 9/23, офис 468. 

Тел.: +7 (495) 777-9561. Тел./факс: +7 (495) 777-9524, +7 (495) 926-3881 

E-mail: metallurg_izd@mtu-net.ru, info@metallurgizdat.com, www.metallurgizdat.com

2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 

METALLURGY: TENDENCIES OF DEVELOPMENT 

Relevant objectives 

of metallurgy industry development 

ECONOMICS • MANAGEMENT 

Andreev V.V. Features and main directions 

of investment policy in metallurgy 

in interrelation with metal consumption 

industries 

Dubinsky M.Yu. 

Energy audit of industrial enterprises 

METALLURGIST-INFO 

Events in Figures and Facts. 

Prepared by A.M. Nemenov 

PROFESSIONAL TRAINING 

Petrova A.M., Petrova S.A. 

Reorientation of specialized secondary education 

is call of the times 

SAFETY IN METALLURGY 

Mastryukov B.S., Fomicheva O.A. 

Application of the “Fault Tree” method for analysis 

of possible reasons of emergencies occurrence 

in casting-rolling complex 

of LLC «OMK-Steel» in Vyksa 

SCIENCE • TECHNICS • PRODUCTION 

Spirin N.A., Lavrov V.V., Burikin A.A., 

Ribolovlev V.Yu., Krasnobaev А.V., 

Коsаchеnко I.E. Complex of model systems 

for decision making support for control 

of BF smelting process 

Koptsev L.A. Energy balance analysis and choice 

of modes of operation for EAF of JSC “Magnitogorsk 

Iron and Steel Works” 

CONTENTS • CОДЕРЖ АНИЕ 

4 

5 

9 

14 

24 

26 

29 

32 

МЕТАЛЛУРГИЯ: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ 

Актуальные задачи развития 

металлургической промышленности 

ЭКОНОМИКА • МЕНЕДЖМЕНТ 

Андреев В.В. Особенности и основные 

направления инвестиционной политики 

в металлургии во взаимосвязи 

с металлопотребляющими отраслями 

Дубинский М.Ю. 

Энергоаудит промышленных предприятий 

МЕТАЛЛУРГ-ИНФО 

События в цифрах и фактах. 

Подготовил А.М.Неменов 

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА 

Петрова А.М., Петрова С.А. 

Переориентация среднего специального 

образования – требование времени 

БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТРАСЛИ 

Мастрюков Б.С., Фомичева О.А. 

Применение метода «дерево отказов» для анализа 

возможных причин возникновения аварийных 

ситуаций в литейно-прокатном комплексе 

ООО «ОМК-Сталь» в г. Выкса 

НАУКА • ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО 

Спирин Н.А., Лавров В.В., Бурыкин А.А., 

Рыболовлев В.Ю., Краснобаев А.В., 

Косаченко И.Е. Комплекс модельных систем 

поддержки принятия решений для управления 

технологией доменной плавки 

Копцев Л.А. Анализ энергобаланса и выбор 

режимов работы ДСП ОАО «Магнитогорский 

металлургический комбинат»

Kozhukhov A.A. Research of efficiency 

of technological dust recycling in layer 

of BOF foamed slag 

Kozhukhov A.A., Merker E.E., Shevchenko A.A. 

Simulation of gaz-jet dust cleaning over 

BOF blowing zone 

Guschin V.N., Ul’yanov V.A., Vasil’ev V.A. 

Technical decisions on control of melt streams 

in CCM tundishes 

Manyurov Sh.B., Kapitanov V.A., Kuklev A.V., 

Aizin Yu.M., Kulichev L.A. 

Energy saving when use short-run technological 

coverings for protection of metal at heating before 

plastic working 

Sultanguzin I.A., Isaev M.V., Kurzanov S.Yu. 

Optimization of coke 

and by-product process and steelmaking 

by energy and environment criteria 

Yaschuk S.V., Rodionova I.G., Zaitsev A.I., 

Shaposhnikov N.G., Gordienko A.I., 

Krylov-Olefirenko V.V. 

Effect of chemical composition 

and technological parameters of hot rolling 

and recrystallization annealing in continuous hot 

dip galvanizing units on structure and properties 

of high-strength low-alloyed steels 

Vajsova V. Optimization of Al–Zn5.5–Mg2.5–Cu1.5 

alloy homogenizing annealing 

Levashov E.A., Petrzhik M.I., 

Tyurina M.Ya., Kiryuhantsev-Korneev F.V., 

Tsygankov P.A., Rogachev A.S. 

Multilayer nanostructured heat generating coatings. 

Production and certification of their mechanical 

and tribological properties 

Potapova A.A., Sultanguzin I.A. 

Use of heat pumps in heat supply system of industrial 

enterprise and city 

Ulanovsky A.A., Kalimulina S.I., 

Belen’ky A.M., Bursin A.N., Dergausova L.N. 

Stability determination 

of cable thermocouples at upper limit 

of operating temperature range 

CONTENTS • CОДЕРЖ АНИЕ 

38 

41 

45 

48 

51 

56 

63 

66 

75 

79 

Кожухов А.А. Исследование эффективности 

утилизации технологической пыли в слое 

вспененного шлака кислородного конвертера 

Кожухов А.А., Меркер Э.Э., Шевченко А.А. 

Моделирование газоструйной пылеочистки 

над зоной продувки кислородного конвертера 

Гущин В.Н., Ульянов В.А., Васильев В.А. 

Технические решения по управлению потоками 

расплава в промежуточных ковшах МНЛЗ 

Манюров Ш.Б., Капитанов В.А., Куклев А.В., 

Айзин Ю.М., Куличев Л.А. Энергосбережение 

при использовании кратковременных 

технологических покрытий для защиты металла 

при нагреве перед обработкой давлением 

Султангузин И.А., Исаев М.В., Курзанов С.Ю. 

Оптимизация коксохимического 

и сталеплавильного производств 

по энергетическому и экологическому критериям 

Ящук С.В., Родионова И.Г., Зайцев А.И., 

Шапошников Н.Г., Гордиенко А.И., 

Крылов-Олефиренко В.В. Влияние химического 

состава и технологических параметров горячей 

прокатки и рекристаллизационного отжига 

в агрегатах непрерывного горячего цинкования 

на структуру и свойства высокопрочных 

низколегированных сталей 

Вайсова В. Оптимизация гомогенизирующего 

отжига сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

Левашов Е.А., Петржик М.И., Тюрина М.Я., 

Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Цыганков П.А., 

Рогачев А.С. Многослойные наноструктурные 

тепловыделяющие покрытия. 

Получение и аттестация их механических 

и трибологических свойств 

Потапова А.А., Султангузин И.А. Применение 

тепловых насосов в системе теплоснабжения 

промышленного предприятия и города 

Улановский А.А., Калимулина С.И., 

Беленький А.М., Бурсин А.Н., Дергаусова Л.Н. 

Определение стабильности кабельных 

термоэлектрических преобразователей на верхнем 

пределе рабочего диапазона температур 

3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 

МЕТА ЛЛУРГИЯ: ТЕНДЕНЦИИ РА ЗВИТИЯ 

АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

Москве прошло заседание Оргкомитета 16-й Международной 

В промышленной выставки «Металл-Экспо`2010» и «Металл- 

СтройФорума'2010» (Москва, 9–12 ноября). Оргкомитет, куда входят 

руководители отраслевых министерств и ведомств, союзов, ассоциаций, 

научно-исследовательских институтов из металлургии и 

смежных отраслей (более 20 организаций), рассмотрел программу 

крупнейшего металлургического форума с ориентацией на актуальные 

задачи развития металлургической промышленности и отраслей 

потребления — машиностроения, ТЭКа и стройндустрии. 

За 8 мес. нынешнего года по сравнению с аналогичным периодом 

прошлого года рост российского производства в основных сегментах 

горно-металлургического комплекса составил: ЖРС — 6,4%, 

кокс — 3%, сталь — 15,7%, готовый прокат 17,3% (в том числе листовой 

— 9,3%, сортовой — 30%), трубная продукция — 45%. В целом, за 

январь–август потребление металлопродукции в стране выросло на 

17%, стальных труб — на 44%. Однако производство и потребление 

металлопродукции в России докризисного уровня еще не достигли 

— это произойдет не ранее 2013 г., — заявил Алексей Пинчук, заместитель 

директора базовых отраслей промышленности Минпромторга 

России. По его словам, рост потребления напрямую связан 

с реализацией проектов инфраструктурного строительства, программ 

в авиапроме и судостроении, автопроме, развитием компаний 

с госучастием. 

А. Пинчук сообщил также о темах обсуждения 9 ноября, после 

торжественного открытия выставки «Металл-Экспо`2010», на 

координационном совете металлургической промышленности при 

Минпромторге: будет проанализировано выполнение мер правительственного 

совещания по развитию металлургии под председательством 

премьер-министра, представлен план мероприятий по 

развитию черной металлургии на 2011−2013 гг. и проект подпрограммы 

производства новых видов металлопродукции для обеспечения 

перспективных потребностей машиностроения, ТЭКа, 

авиа- и судостроения. Эта подпрограмма должна стать частью новой 

ФЦП «Национальная технологическая база». Система целевых 

совещаний, сопряженных с отраслевым смотром, предшествует 

приоритетным векторам развития и сопровождает их. 

Развитие взаимоотношений между различными отраслями 

промышленности и стимулирование металлопотребления на внутреннем 

рынке является основной целью «Металл-Экспо», участие 

в которой примут порядка 600 компаний из 25 стран мира. На стендах 

выставки будут работать 4 тыс. специалистов, а посетят экспозиции 

свыше 25 представителей различных сфер экономики. Причем 

независимый аудит «Металл-Экспо» прошлого года показал, 

что 54,2% посетителей приходится на долю прямых потребителей 

(снабженцы, сотрудники департаментов материально-технического 

обеспечения, коммерческие директора предприятий). Еще 23,7% посетителей 

представляют собой сотрудников сервисных металлоцентров 

и дистрибутивных компаний. 

Наибольшее количество гостей выставки приходится на Центральный 

регион — 52%, свыше 13% посетителей приезжают в 

Москву из дальнего зарубежья и стран СНГ, 12% — из Уральского, 

Сибирского и Дальневосточного округов, 11% — из Поволжского, 

7% — из Северо-Западного, 5% — из Южного округов. На долю топменеджеров 

приходится 53% посетителей, специалистов — 47%. 

«Состав посетителей свидетельствует, что на выставку приезжают 

компетентные промышленники решать конкретные вопросы», — 

отметил сопредседатель оргкомитета «Металл-Экспо» Александр 

Романов. По данным аудита выставку 2009 г. посетили 53 президента, 

1100 генеральных директоров, 1120 исполнительных и коммерческих 

директоров компаний, свыше 700 главных инженеров, 

конструкторов, технологов из смежных металлургии отраслей промышленности. 

В 2010 г. площади крупнейшего металлургического форума России 

и стран СНГ расширятся на 20%. Экспозиции павильона №75 

ВВЦ с 9 по 12 ноября будут условно разделены на три ключевых 

зала: «Черная и цветная металлургия: производство и продукция», 

«Оборудование и технологии для металлургии и металлообработки, 

металлоконструкции и металлоизделия», «Наукоград: научные институты 

и инжиниринговые компании». 

Свои экспозиции представят ведущие российские и зарубежные 

производители и поставщики черных и цветных металлов, производители 

оборудования и инжиниринговые компании: Металлоинвест, 

Северсталь, ММК, ТМК, ОМК, группа ЧТПЗ, ArсelorMittal, 

Marcegaglia, Acerinox, Ruukki, RHI, Vesuvius, MetalForme, Industrie 

PU.MA, Henkel, China Fest Heavy Industries, SMS Group, ОРМЕТО- 

ЮУМЗ, ЭЗТМ, Вебер Комеханикс, Аркада-Инжиниринг, НКМЗ, 

Росмарк-сталь, Рэлтек, Днепротехсервис и другие лидеры индустрии. 

Наряду с коллективными экспозициями из Германии, Чехии, 

Финляндии, небывалый интерес к российскому рынку демонстрируют 

азиатские компании: сразу три коллективных экспозиции, 

свыше 40 компаний из Китая попытаются наладить сотрудничество 

с новыми дистрибуторами и партнерами. 

Во время «Металл-Экспо» пройдет масштабная конференцпрограмма 

по всем ключевым сегментам металлургического бизнеса. 

Представители предприятий-потребителей металлопродукции из 

секторов машиностроения, стройиндустрии, энергетики, топливноэнергетического 

комплекса обсудят со специалистами из сферы металлургии 

вопросы закупок сырья и готовых изделий, а также обозначат 

металлургам новые ориентиры повышения качества и условий 

поставок продукции. Конгресс-часть «Металл-Экспо», откроет которую 

13-я Международная конференция «Российский рынок металлов», 

в этом году пополнится мероприятиями нового формата. 

Появятся две двухдневные тематические конференции — «Сталь в 

строительстве: настоящее и будущее» и «Металлопродукция для автопрома», 

круглый стол «Металлопродукция для энергетики». 

В ходе деловой части форума металлурги, представители ТЭК, 

стройиндустрии, машиностроения поделятся инвестиционными планами 

и идеями своих компаний, оценят итоги 2010 г. и сделают прогнозы 

на 2011 г., смоделируют сценарии посткризисного развития. 

Выставки служат катализатором развития отдельных отраслей 

промышленности и экономики страны в целом. Переговорная площадка 

«Металл-Экспо» дает возможность игрокам рынка в течение 

4 дней выстроить каналы сбыта, улучшить отношения с клиентами 

и найти новых потребителей, проверить в конкурентной среде свою 

маркетинговую стратегию, повысить осведомленность участников 

рынка о бренде компании и укрепить репутацию среди партнеров, 

протестировать новые продуктовые линейки, обсудить перспективы 

сотрудничества на 2011 г. с партнерами по закупкам сырья, оборудования 

и технологий, заключить перспективные контракты на 

поставку металлопроката.

ОСОБЕННОСТИ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИНВЕСТИЦИОННОЙ ПОЛИТИКИ 

В МЕТАЛЛУРГИИ ВО ЗАИМОСВЯЗИ С МЕТАЛЛОПОТРЕБЛЯЮЩИМИ ОТРАСЛЯМИ 

© Андреев Владимир Викторович 

Мурманский государственный технический университет. Россия, Мурманск. E-mail: AndreevVV@kolagmk.ru 

Статья поступила 15.09.2009 г. 

Продукция металлургического комплекса является 

главным ресурсом реализации инвестиционных 

проектов и играет важнейшую роль в развитии 

инвестиционных процессов. В результате структурных 

изменений металлургия превратилась в отрасль 

промышленности, экономические интересы которой 

полностью подчинены требованиям секторов потребления, 

поэтому экономическая ситуация в черной 

и цветной металлургии непосредственно зависит от 

циклических колебаний динамики развития отраслей, 

работающих на конечный спрос. Это основные отрасли 

промышленности, такие как транспорт, строительство, 

машиностроение и металлообработка, нефтегазовая 

отрасль, энергетика. 

Вместе с энергетическим, нефтегазовым и транспортным 

секторами экономики металлургия является 

стратегической отраслью и индикатором уровня экономического 

развития государства. 

Укрепление позиций на мировом рынке требует от 

российских компаний реконструкции и модернизации 

производства, а также создания мощностей для выпуска 

продукции с высокой добавленной стоимостью. Развитие 

металлургической отрасли сдерживается в связи 

с большим сроком окупаемости новых проектов. Тем не 

менее задача повышения конкурентоспособности обусловливает 

необходимость серьезных капиталовложений 

в техническое перевооружение производства. 

В конце 2008 г. в металлургической отрасли наблюдался 

существенный спад производства и потребления 

металлопродукции. Это связано с резким снижением 

потребления металлопродукции отраслями экономики 

[1]. Наибольшее снижение объемов производства в 

черной металлургии пришлось на ноябрь (–46% к июлю 

2008 г.), по цветным металлам наибольшее снижение 

произошло в феврале — объем производства олова снизился 

в 10 раз, никеля — на 42%, алюминия — на 15%. 

Компании стали осваивать инвестиции либо на 

ключевые проекты, либо на поддержание деятельности 

уже имеющихся активов. Кроме того, компании 

начали очень активно выходить на рынки заемного 

капитала, чтобы рефинансировать краткосрочную задолженность. 

Многие стремились получить государственные 

гарантии под полученные ранее кредиты [2]. 

ЭКОНОМИК А МЕНЕДЖМЕНТ 

Для создания благоприятного инвестиционного климата необходимы серьезные и широкомасштабные институциональные преобразования. 

Актуальным является решение проблем реализации инвестиционных проектов реконструкции и технического перевооружения 

производства, что обусловит укрепление экономической безопасности, будет способствовать созданию новых научнотехнологических 

направлений. Рассмотрены особенности и основные направления инвестиционной политики в металлургической 

промышленности. 

Ключевые слова: инвестиции; инвестиционная привлекательность; развитие; металлургия; предприятия. 

В сложившихся условиях на металлургических 

предприятиях были выбраны следующие приоритеты: 

– максимально эффективное использование ресурсов; 

сокращение затрат и высвобождение оборотного 

капитала; повышение эффективности снабжения 

и сбыта; затягивание расчетов с контрагентами; сокращение 

рабочей недели и персонала; 

– сохранение инвестиционного потенциала. 

Любой металлургический проект не только требует 

огромных капиталовложений (поиск источников финансирования 

занимает годы), но и весьма сложен по 

структуре заказа. В реализации таких проектов, как 

правило, участвует большое количество поставщиков 

и финансовых институтов. Остановка масштабных 

проектов обходится гораздо дороже, чем их продолжение. 

В этих условиях степень исполнения перечисленных 

направлений инвестиционной политики на 

предприятиях металлургии зависела прежде всего от 

имущественного и финансового потенциалов хозяйствующего 

объекта, результатов его деятельности в 

истекшем отчетном периоде, возможностей развития 

объекта на перспективу. 

Сегодня ситуация несколько выправилась, оживился 

внутренний спрос, выросли экспортные цены на 

стальной прокат, медь, никель, алюминий. Но устойчивой 

тенденции к росту и, главное, глобальных перспектив, 

сравнимых с перспективами российской нефтегазовой 

отрасли, у металлургов нет. Это вызвано 

активностью Китая, который стремительно наращивает 

мощности по производству стали, меди, алюминия, 

магния, цинка. 

В сложившихся условиях главная движущая сила 

роста металлопотребления — это способность искусственно 

стимулировать собственную экономику, 

собственное внутреннее потребление металлов за 

счет государственных средств, направляемых в инфраструктуру, 

поддержания высокого уровня государственного 

заказа [3]. 

Основная часть экспортируемой продукции отечественных 

металлургических предприятий — сырье 

и полуфабрикаты: в черной металлургии — более 

60% экспорта. В экспорте цветной металлургии 80% 

5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


— основные первичные металлы и только 10% — продукция 

более высоких переделов. Это приводит к существенной 

потере потенциальной добавленной стоимости 

[1]. 

В сложившихся условиях необходимо восстанавливать 

перерабатывающие отрасли, и деятельность 

государства в рамках поддержки должна заключаться 

в координации взаимодействия с металлопотребляющими 

отраслями (судостроение, авиастроение, транспортное 

машиностроение, станкостроение) при четкой 

межотраслевой координации. 

Основные направления развития перерабатывающих 

отраслей продукции металлургической 

промышленности [4]. 

Судостроение. В настоящее время в структуре объемов 

российского производства военное кораблестроение 

составляет около 80%, а доля российского экспорта 

боевых кораблей — 15–17% мирового рынка. В гражданском 

судостроении ситуация иная. В частности, отечественные 

судовладельцы ежегодно заказывают судов 

на 1 млрд долл., но российским корабелам достается 

менее 6% этих заказов. При этом с 2008 по 2015 гг., по 

оценкам Минпромэнерго, российским судовладельцам 

потребуется 518 новых судов на сумму в 22,8 млрд долл. 

Авиация. Стратегическая цель — увеличить к 

2025 г. долю России на мировом авиационном рынке 

с нынешних 3 до 9%, стать третьим в мире (после 

Boeing и Airbus) производителем гражданской авиационной 

техники и выйти на мировой рынок с конкурентоспособными 

пассажирскими самолетами. Общероссийская 

авиационная корпорация (ОАК) должна 

полностью обеспечить потребности РФ во всех видах 

военной техники, выпускать весь необходимый 

спектр транспортных самолетов. ОАК способна, по 

мнению министра промышленности и энергетики РФ 

В.Христенко, за десять лет увеличить объем авиастроительного 

бизнеса в России в три раза — с нынешних 3 

до 7–8 млрд долл. к 2015 г. 

Транспортное машиностроение является важнейшей 

инфраструктурной составляющей экономики 

России. Основной заказчик продукции — ОАО РЖД. 

Выполнение мероприятий как по защите внутреннего 

рынка от морально устаревшей бывшей в эксплуатации 

железнодорожной техники, так и по оказанию 

поддержки экспорту продукции транспортного машиностроения 

позволит укрепить позиции отечественных 

предприятий, в первую очередь на традиционных 

рынках сбыта — в странах СНГ и Балтии. 

Отечественное станкостроение. Некоторые эксперты 

полагают, что состояние отрасли ставит под 

угрозу национальную безопасность страны. В Минпромэнерго 

РФ главной задачей промышленной политики 

на современном этапе считают технологическую 

модернизацию производства и повышение 

конкурентоспособности продукции за счет изменения 

качественного и количественного состава имеющихся 

средств производства. В противном случае российское 

оборонное и гражданское машиностроение будет 

находиться под угрозой зависимости от зарубежных 

производителей. Машиностроение России должно 

быть безусловно обеспечено отечественными станками 

наиболее наукоемких категорий, т.е. относящимися 

к технологиям двойного назначения по международному 

списку. Специалисты отмечают, что это — вопрос 

национальной безопасности. 

Перечисленные направления являются стратегическими 

для России. Их развитие будет способствовать 

превращению России в государство, в хозяйственной 

структуре которого будут преобладать перерабатывающие 

отрасли промышленности, а не добывающие [4]. 

В соответствии с прогнозируемым развитием 

основных отечественных перерабатывающих отраслей 

спрос на металлургическую продукцию должен значительно 

возрасти. Для установления определенного соответствия 

между структурой внутреннего спроса и 

возможностями металлургии предусматривается реализация 

«Стратегии развития металлургической промышленности 

России на период до 2020 года». Главной 

целью Стратегии является обеспечение растущего 

спроса на металлопродукцию в необходимой номенклатуре, 

качестве и объемах поставок металлопотребляющим 

отраслям на внутренний рынок (с учетом 

перспектив их развития), на рынок стран СНГ и мировой 

рынок на основе ускоренного инновационного обновления 

отрасли, повышения ее экономической эффективности, 

экологической безопасности, ресурсо- и 

энергосбережения, конкурентоспособности продукции, 

импортозамещения и сырьевого обеспечения [5]. 

В настоящее время металлургическая промышленность 

России участвует в нескольких инвестиционных 

проектах, имеющих общегосударственное значение 

(утверждены распоряжениями Правительства Российской 

Федерации от 30 ноября 2006 г. № 1708-р и 18 августа 

2007 г. № 1082-р). 

Целью инвестиционного проекта «Создание транспортной 

инфраструктуры для освоения минеральносырьевых 

ресурсов юго-востока Читинской области» 

является строительство в рамках государственночастного 

партнерства железнодорожной инфраструктуры, 

необходимой для освоения месторождений 

полиметаллических руд на юго-востоке Читинской 

области. При этом финансирование освоения этих месторождений 

(Лугоканское, Култуминское, Быстринское 

и Бугдаинское) и строительство ГОКов осуществляются 

за счет средств частного инвестора — ОАО 

«ГМК «Норильский Никель». 

Другой инвестиционный проект — «Комплексное 

развитие Нижнего Приангарья» — предусматривает 

строительство таких новых предприятий, как 

алюминиевый завод, Богучанская ГЭС, целлюлознобумажный 

комбинат (ЦБК), заводы МДФ и газоперерабатывающий, 

комплексный газохимический комбинат, 

Горевское металлургическое объединение, Тагарское 

металлургическое объединение — ГОК. Тагарское металлургическое 

объединение — металлургический комбинат, 

цементный завод. Реализация проекта напрямую 

зависит от развития и строительства новых инфраструктурных 

объектов за счет средств Инвестфонда [5].

Третий инвестиционный проект — «Строительство 

железнодорожной линии Кызыл–Курагино в увязке с 

освоением минерально-сырьевой базы Республики Тыва». 

Кроме того, многие предприятия черной и цветной 

металлургии уже разработали и осуществляют 

инвестиционные программы реконструкции и технического 

перевооружения производства, направленные 

на повышение объемов производства и добавленной 

стоимости продукции, на снижение негативного воздействия 

на окружающую среду, которые также позволят 

повысить степень обеспечения перерабатывающих 

отраслей металлопродукцией. 

Большие объемы финансирования инвестиционных 

проектов металлургических предприятий влекут 

за собой сложность их реализации из-за необходимости 

привлечения нескольких источников инвестиционных 

ресурсов для реализации одного инвестиционного 

проекта. Здесь могут присутствовать как прямые 

инвестиции, так и кредитные ресурсы [6]. 

Ниже приведен сравнительный анализ различных 

форм финансирования. В таблице указано, чем рискует 

предприятие при осуществлении определенной инвестиционной 

схемы, в чем ее достоинства и недостатки. 

Для каждого предприятия наилучшим будет являться 

какой-либо определенный вариант инвестиций исходя 

из специфики работы, его внутренней структуры. 

Как показывает практика, инвестиционная деятельность 

за счет использования собственных средств 

крайне затруднена. Дальнейшее ее развитие возможно 

только за счет использования иных источников. 

Наиболее реальными источниками инвестиционных 

ресурсов являются облигационные займы. Одной из 

самых перспективных форм займов для металлургов 

аналитики сегодня видят рынок корпоративных облигаций. 

Однако в настоящее время проблема корпоративных 

дефолтов остается весьма острой, несмотря на 

улучшение конъюнктуры на рынках капитала [6]. 

Сравнительный анализ различных форм финансирования 

Способ 

инвестирования 

Собственные Наличие свободных собственных 

средства 

средств 

Выпуск ценных бумаг Устойчивое положение на рынке 

(облигации) цен, листинг, хорошая кредитная 

история 

Кредитование Ликвидное обеспечение, 

хорошая кредитная история, 

предсказуемый план развития 

проекта 

Государственное Социальная важность; 

финансирование финансирование компании 

должно соответствовать 

стандартам, принятым 

государственным органом; 

средства должны идти на 

осуществление определенных 

видов деятельности 

Стратегические Устойчивые позиции на рынке, 

инвестиции 

опытное руководство 


К еврооблигациям металлурги подходят более 

осторожно. Выпуск облигаций требует не только 

большой подготовительной работы, сопряженной с 

определенными затратами, но и времени, в течение 

которого должна сформироваться кредитная история 

предприятия, что позволит привлекать долгосрочные 

займы. Кроме того, выпуск обусловлен обязательствами 

эмитента поддерживать определенное соотношение 

собственного и заемного капитала, ограничивать 

выпуск прочих долговых обязательств в течение оговоренного 

периода времени. 

В целом же в валютном сегменте долгового рынка 

было осуществлено 26 первичных размещений еврооблигаций 

на сумму 14,06 млрд долл. Это приблизительно 

на 25% хуже аналогичного периода предыдущего 

года (в 2008 г. было размещено 35 выпусков общим 

объемом 18,36 млрд долл.) [6]. 

Государственное финансирование осуществляется 

в большинстве случаев в виде льготного кредитования. 

Всего существуют четыре основных вида финансирования 

в рамках государственных программ федерального 

и муниципального уровней, осуществляющих 

поддержку предпринимательства. 

Прямое (целевое) кредитование — выделение государством 

ссуды непосредственно предприятию с 

условием возвратности этих денег. В этом случае государство, 

как и коммерческий банк, устанавливает процентные 

ставки, срок и механизм возврата. 

Гранты и дотации — субсидии на конкретный 

проект обычно выделяются безвозмездно. 

Долевое участие — государство через делегированные 

органы выступает долевым вкладчиком в проект, 

остальная часть вклада осуществляется обычно 

коммерческими структурами. 

Гарантии по кредитам — в этом случае предприятие 

получает кредит от коммерческой структуры, 

а правительство через аффилированные организации 

Требования Преимущества Недостатки 

Отсутствие дополнительных 

обязательств 

При выпуске облигаций нет риска 

потери контроля управления над 

предприятием 

Гибкость в заимствовании 

и погашении долга, в 

использовании кредита 

Предоставление при отсутствии 

возможности получения 

финансирования у коммерческих 

структур; обычно низкие суммы 

платежей в погашении при более 

длительных периодах погашения 

Использование инвестором 

своего опыта работы по данному 

направлению деятельности 

Недостаточный объем 

собственных средств 

Опасность непогашения 

задолженности 

Опасность невозврата; слишком 

высокая процентная ставка; 

необходимость ликвидного залога 

Ограничения на использование; 

трудности в получении; обычно не 

очень значительные суммы 

Контроль инвестора над 

решениями 

7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


(министерства, специально созданные фонды) выступает 

гарантом предприятия и выплачивает сумму кредита 

коммерческой структуре в случае ее невозврата. 

В целом схема выделения средств бюджета на возвратной 

основе и предоставления государственных 

гарантий является потенциально эффективной. Она 

основана на строгом отборе приоритетных проектов 

и предприятий, которые могут рассчитывать на получение 

централизованных средств или сравнительно 

дешевых централизованных кредитов (разумеется, 

при достаточных доходах федерального бюджета). В 

настоящее время рассчитывать на государственную 

поддержку в России не приходится. Прежде всего это 

связано с бюджетным кризисом государства. 

Целевые (стратегические) инвестиции представляют 

собой вложения в уставный капитал хозяйствующего 

субъекта с целью извлечения дохода и получения 

прав на участие в управлении предприятием. Продавая 

часть своих акций инвестору, предприятие тем 

самым продает ему часть своей собственности. Таким 

образом, теряется полный контроль собственника 

над предприятием. Даже если у предприятия останется 

большая часть собственности, оно будет нести 

определенные обязательства перед инвесторами. При 

этом инвестор может влиять на основные направления 

политики предприятия, поднимать любые вопросы, 

касающиеся управления предприятием, выплаты 

дивидендов и т.д. В любом случае, приобретая определенный 

пакет акций, инвестор потребует для себя место 

в совете директоров предприятия [7]. 

На сегодня дополнительная эмиссия акций чаще 

используется как инструмент смены собственника, 

а не способ привлечения инвестиционных ресурсов. 

Кроме того, низкая капитализация российских предприятий 

вообще и в металлургической отрасли в 

частности не позволяет в настоящее время провести 

операции с акциями, действительно эффективными с 

точки зрения привлечения инвестиций. 

Для повышения надежности и обоснованности 

прогнозов развития отраслей необходима стратегия 

территориального развития России на долгосрочную 

перспективу. В первую очередь — перспективная схема 

размещения производительных сил; долгосрочный 

прогноз социально-экономического развития России; 

стратегия развития внешней торговли России, учитывающая 

состояние мировой экономической конъюнктуры, 

оценку конкурентных преимуществ России на 

мировом рынке, объемы экспорта и импорта, степень 

интеграции России в международное экономическое 

пространство; транспортно-энергетический баланс, 

который должен стать основным инструментом выявления 

диспропорций в процессе прогнозирования. 

Необходимо координировать планы развития предприятий 

горно-металлургической промышленности 

с генеральными схемами размещения объектов электроэнергетики, 

развития трубопроводного транспорта 

и сети железных дорог, стратегиями развития других 

отраслей промышленности и регионов России. 

Заключение. Таким образом, только слаженная 

политика предприятий и государства обусловит 

укрепление экономической безопасности и 

повышение обороноспособности страны, внесет 

вклад в социально-экономическое развитие регионов, 

будет способствовать созданию новых научнотехнологических 

заделов, позволит повысить качество 

менеджмента и уровень корпоративного управления. 

Библиографический список 

1. Потапов, А. Металлурги держат удар // Норильский 

никель. – 2009. – № 6. – С. 51. 

2. Гринберг, В. Экстренное всплытие // Национальная 

металлургия. – 2009.– № 4. – С. 28. 

3. Основные тенденции развития российской металлургической 

отрасли // Интернет-источник – Известия 

металлургии. Отраслевое информационно-аналитическое 

агентство мониторинга (http://www.metallpress.ru) 

4. Александров, Н. Промышленные горизонты России 

// Металлы и цены. – 2007. – № 18. – С. 149. 

5. Стратегия развития металлургической промышленности 

Российской Федерации на период до 2020 года // 

Интернет-источник – Министерство промышленности и 

торговли России (http://www.minprom.gov.ru) 

6. Кинякин, А., Солдатов, А. Российский долговой рынок 

в 2009 году: итоги и перспективы // Рынок ценных бумаг. 

– 2010. – № 1. – С. 41. 

7. Сергеев, И.В., Веретенникова, И.И. Организация и 

финансирование инвестиций: Учеб. пособие. – М.: Финансы 

и статистика, 2000. – 272 с. 

FEATURES AND MAIN DIRECTIONS OF INVESTMENT POLICY IN METALLURGY 

IN INTERRELATION WITH METAL CONSUMPTION INDUSTRIES 

© Andreev V.V. 

For making the favorable investment climate it is necessary to make serious and extensive institutional transformations. 

But previously, actual is a decision of the problems of realization investment projects of reconstructions and technical 

re-equipment of production that will be the condition of the reinforcement of economic safety, will promote the creation 

of new scientifically-technological projects. Particularities of the investment policy main trends in metallurgy are considered 

in the article. 

Keywords: investments; investment attractiveness; development; metallurgy; enterprises.

УДК 620.9 

ЭНЕРГОАУДИТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 

Повышение эффективности использования 

топливно-энергетических ресурсов становится 

важным направлением государственной экономической 

политики Российской Федерации, сформулированной 

в качестве приоритетной задачи Энергетической 

стратегии России. 

Чрезмерно высокая энергоемкость отечественной 

экономики объясняет все более активное участие 

государства в стимулировании энергосберегающих 

преобразований основных средств. В последние годы 

принято большое количество нормативных документов, 

связанных с энергосбережением (в том числе 

Федеральный закон № 261 «Об энергосбережении и 

о повышении энергоэффективности…» от 23.11.2009 

г.). Задача рационального и эффективного использования 

энергетических ресурсов в конечном счете становится 

одной из общенациональных идей, имеющих 

важное техническое, экономическое и политическое 

значение. 

Задачи эффективного использования энергетических 

ресурсов особенно актуальны для современных 

промышленных предприятий. В первую очередь это 

связано с непрерывным увеличением доли затрат на 

энергоресурсы в себестоимости продукции, вызванным 

значительным ростом тарифов (см. рисунок). 

Кроме указанной проблемы перед отечественными 

предприятиями стоит ряд других проблем в области 

энергоэффективности, требующих скорейшего 

решения: 

• снижение энергоемкости продукции; 

• повышение эффективности генерации, транспортировки 

и распределения энергоресурсов; 

• повышение надежности энергоснабжения; 

• увеличение объемов и достоверности информации 

о работе энергоинфраструктуры; 

• замена энергоемкого морально и физически 

устаревшего основного технологического оборудования 

современным. 

Анализ всех проблем позволяет сформулировать 

перечень актуальных задач в сфере энергоэффективности 

российских промышленных предприятий: 

• снижение энергоемкости готовой продукции; 

• повышение надежности и качества энергоснабжения; 


© Дубинский Максим Юрьевич, руководитель направления «Энергоэффективность и энергосбережение» 

ООО «Р.В.С.». Россия, Москва. E-mail: MDubinskiy@rvsco.ru 


Вопросы энергосбережения и энергоэффективности чрезвычайно актуальны для отечественных промышленных предприятий не 

только ввиду политической популярности данной темы, но и в силу экономических причин — высокого темпа роста цен на энергоресурсы. 

В статье рассматривается базовый, начальный элемент энергосбережения на производстве — проведение энергетического 

обследования с целью выработки стратегии повышения энергоэффективности предприятия. 

Ключевые слова: энергосбережение; энергоаудит; энергоэффективность; металлургия. 

• актуализация информации о работе энергоинфраструктуры; 

• минимизация потерь энергоресурсов; 

• инновационная модернизация энергетического 

и технологического оборудования. 

При этом для металлургии данные задачи являются 

особенно актуальными ввиду высочайшей энергоемкости 

отрасли, большой доли физически и морально 

устаревших основных средств, значительного отставания 

показателей энергоэффективности отечественных 

предприятий от зарубежных конкурентов [2]. 

Решение вышеперечисленных задач возможно 

лишь при реализации комплексного подхода к повышению 

энергоэффективности производства. В общем 

виде последовательность действий выглядит следующим 

образом: сбор информации о текущем состоянии 

системы; анализ информации; выработка энергосберегающих 

рекомендаций; реализация предложенных 

рекомендаций; повторный сбор данных и анализ результатов 

выполненных работ по повышению энергоэффективности. 

Таким образом, работа по повышению энергоэффективности 

должна начинаться со сбора и анализа 

соответствующей актуальной информации, т.е. с энергетического 

обследования предприятия. 

Энергетическое обследование (энергоаудит) — это 

комплекс технических, организационных, экономических 

и иных мероприятий, направленный на выявле- 

Тарифы, руб. 

Фактические и прогнозируемые усредненные тарифы 

на основные энергоресурсы в РФ [1]: 

1 – природный газ за 1000 м3 Годы 

; 2 – электроэнергия за 1000 кВт·ч; 

3 – уголь энергетический за 1 т; 4 – тепловая энергия за 1 Гкал 

9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

1 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Таблица 1. Виды энергетического обследования 

Объем работ Перечень документации 

Экспресс-аудит 

Ожидаемый результат 

Сбор первичной информации (документарное 

Энергетический паспорт Предварительная оценка 

обследование) 

предприятия. состояния энергоиспользования; 

Анализ полученной информации 

Отчет о результатах перечень энергоемкого и 

Подготовка перечня энергоемкого оборудования 

экспресс-аудита низкоэффективного оборудования 

и определение потенциала энергосбережения 

(технологий); предварительное 

Разработка Энергетического паспорта предприятия 

определение направлений 

Утверждение Энергетического паспорта предприятия 

энергосберегающих мероприятий; 

в Министерстве энергетики РФ 

определение потенциала 

Подготовка отчета 

Инструментальное обследование 

энергосбережения 

Экспресс-аудит 

Энергетический паспорт Оценка фактического состояния 

Предварительное обследование зданий, сооружений предприятия. Отчет энергоиспользования; полный 

и агрегатов предприятия 

об инструментальном перечень энергоемкого 

Утверждение плана-графика и объема работ 

обследовании, 

и низкоэффективного 

по инструментальному обследованию 

включающий в себя оборудования (технологий); 

Инструментальное обследование зданий, сооружений перечень рекомендаций и перечень рекомендаций по 


технико-экономические энергосбережению; ТЭО ряда 

Сравнение результатов инструментального обследования обоснования ряда мероприятий; расчет потенциала 

с данными Энергетического паспорта 

энергосберегающих 


Анализ полученной информации 

Разработка рекомендаций по энергосбережению 

на предприятии 

Разработка ТЭО для наиболее перспективных 

мероприятий 

Разработка отчета по результатам обследования 


Инструментальное обследование 

Комплексный энерготехнологический аудит 

Энергетический паспорт Оценка фактического состояния 

Создание экспертной группы для проведения 

предприятия. Отчет о энергоиспользования; полный 

энерготехнологического обследования 

результатах комплексного перечень энергоемкого 

Комплексное энерготехнологическое обследование 

обследования, 

и низкоэффективного 

предприятия 

включающий в себя оборудования (технологий); 

Создание отчетов по отдельным агрегатам, 

технико-экономические Комплексная программа 

производственным циклам и цехам 

обоснования всех энергосбережения, включающая 

Разработка ТЭО по всем рекомендуемым 

энергосберегающих в себя рекомендованный 

энергосберегающим мероприятиям 

мероприятий. график внедрения мероприятий 

Подготовка комплексной программы энергосбережения Комплексная программа и технико-экономические 


энергосбережения на обоснования для каждого 

Разработка отчета по результатам обследования 

предприятии 

мероприятия 

ние возможности экономически эффективной оптимизации 

потребления энергоресурсов. В связи с тем, 

что основными целями энергоаудита являются оценка 

существующей степени энергоэффективности объекта 

и определение возможностей энергосбережения, 

задачи энергоаудита формулируются следующим образом: 

– документарное и инструментальное обследование 

предприятия с целью выявления источников и 

причин потерь энергоресурсов, а также их нерациональных 

трат; 

– составление топливно-энергетического баланса 

предприятия; 

– выполнение требований действующего законодательства 

о наличии на предприятии Энергетического 

паспорта согласно требованиям ФЗ-261 от 23.11.09; 

– подготовка к реализации программы повышения 

энергоэффективности предприятия — идентифи- 

кация основных направлений работ, подготовка документации, 

необходимой для привлечения инвестиций; 

– первый (идентификационный) и завершающий 

(оценочный) этапы реализации такой программы. 

В зависимости от задач, решаемых с помощью 

энергоаудита, различают несколько его видов: 

экспресс-аудит, инструментальное обследование и 

комплексный энерготехнологический аудит (табл. 1). 

Наиболее сложным, продолжительным, дорогостоящим 

и в то же время эффективным является масштабный 

комплексный энерготехнологический аудит 

предприятия, конечная цель которого — разработка 

комплексной экономически обоснованной программы 

повышения энергоэффективности предприятия. 

Работы по комплексному энерготехнологическому 

обследованию выполняются на всех основных и наиболее 

энергоемких объектах предприятия: оборудование 

основного технологического процесса; здания

Таблица 2. Работы по комплексному энерготехнологическому аудиту [3] 

Наименование Состав Результат 

Сбор первичной 

информации 

Предварительное 

обследование 


Предварительный анализ 

полученной информации 

Инструментальное 

обследование 

Анализ полученной 

информации 

Разработка и утверждение 

Энергетического 

паспорта предприятия 

Разработка рекомендаций 

по энергосбережению 


Разработка программы 

повышения 

энергоэффективности 


и сооружения; системы электроснабжения, газоснабжения, 

водоснабжения, теплоснабжения, воздухоснабжения, 

вентиляции и кондиционирования, а также 

промышленно-ливневой канализации. 

Отличительной особенностью энерготехнологического 

обследования является углубленное изучение 

технологического процесса. Это объясняется тем, что 

подавляющая часть потерь и нерациональных затрат 

энергоресурсов приходится именно на энергопотребляющее 

технологическое оборудование. Направленность 

такого энергоаудита делает его наиболее сложным 

и выдвигает чрезвычайно высокие требования к 

профессиональной компетенции и технической подготовке 

энергоаудиторов. Состав и результаты работ 

по комплексному энерготехнологическому обследованию 

приведены в табл. 2. 

Как видно из табл. 2, Энергетический паспорт 

предприятия — это лишь промежуточный результат 

энергоаудита. Дело в том, что Энергетический паспорт 

является стандартизованным и максимально 

формализованным документом. Несмотря на недавнее 

изменение требований к составу Энергетического 


Документарное обследование предприятия Комплект имеющихся на предприятии 

документов об энергетической 

инфраструктуре и энергопотребляющем 

оборудовании 

Обследование зданий, сооружений 


Анализ имеющейся информации с целью 

определения направлений и объемов работ по 

инструментальному обследованию завода 

Комплексное инструментальное обследование 

зданий, сооружений и агрегатов предприятия 

Обобщение результатов обследования, 

составление топливно-энергетического 

баланса предприятия, выполнение 

необходимых расчетов, оценка потенциала 


Подготовка Энергетического паспорта и его 

согласование 

Разрабатывается перечень мероприятий 

и технико-экономические обоснования (ТЭО) 

для них 

Утвержденные заказчиком рекомендации 

включаются в программу 

Акт о проведении предварительного 

обследования 

План-график работ по комплексному 

инструментальному обследованию 


Акт о проведении инструментального 

обследования 

Отчет об обследовании, включающий 

результаты инструментального контроля, 

расчетные материалы и топливноэнергетический 

баланс 

Энергетический паспорт предприятия 

Перечень рекомендаций по повышению 

энергоэффективности производства с ТЭО 

для каждой рекомендации 

Программа повышения энергоэффективности 

предприятия, включающая в себя технические 

задания и календарные планы для каждого 

мероприятия 

паспорта, его практическое применение для решения 

вопросов энергосбережения на предприятии представляется 

затруднительным. Лишь комплексная, 

проработанная и содержащая экономические обоснования 

энергосберегающих мероприятий программа 

повышения энергоэффективности предприятия является 

базовым документом, который следует использовать 

как фундамент для внедрения энергосберегающих 

инноваций на производстве с целью сокращения 

удельного энергопотребления. 

В течение 2008–2010 гг. силами инжиниринговой 

компании Р.В.С.* были выполнены комплексные энерготехнологические 

обследования ряда отечественных 

промышленных предприятий. 

Задачи энергоаудита для каждого предприятия 

были сформулированы следующим образом: 

• документарное и инструментальное обследование 

предприятия с целью выявления источников и 

причин потерь энергоресурсов, а также их нерациональных 

затрат; 

• составление топливно-энергетического баланса 

предприятия; 

*Р.В.С. – инжиниринговая компания, реализует комплексные проекты, направленные на повышение эффективности энергоинфраструктур 

предприятий, включая процессы производства, передачи, распределения и потребления энергоресурсов. Р.В.С. реализует проекты полного 

цикла: от обследования и проектирования до технического сопровождения внедренных решений. Направления работы компании охватывают 

полный комплекс решений, необходимых для эффективного функционирования энергохозяйств: автоматизированные системы, 

построение и реконструкция энергоинфраструктур, повышение энергоэффективности, сервисное сопровождение систем. 

1 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

1 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


• разработка рекомендаций по ликвидации потерь 

и нерациональных затрат энергоресурсов, а также по 

повышению энергоэффективности предприятия; 

• разработка технико-экономических обоснований 

для всех рекомендаций; 

• разработка Энергетического паспорта, соответствующего 

требованиям ГОСТ Р 51379–99 и 

нормативно-распорядительных документов Минэнерго 

России; 

• создание комплексной программы повышения 

энергетической эффективности предприятия. 

Как правило, системы энергоснабжения российских 

металлургических предприятий неоднородны и 

сложны, так как создавались путем постепенного наращивания 

мощностей. Высокая энергоемкость различных 

переделов заводов объясняется в основном 

применением неэффективных печных агрегатов, энергоемких 

и изношенных приводов прокатных станов, 

устаревшими и низкоэффективными инженерными 

системами, недостаточной культурой производства, 

объясняемой в первую очередь отсутствием систем 

финансового стимулирования персонала. 

Для построения энергоэффективного предприятия 

первоочередным является проведение энергообследования, 

которое в дальнейшем позволит подготовить 

пакет технико-экономических обоснований 

рекомендуемых энергосберегающих мероприятий, 

оформленных согласно требованиям кредитной организации 

— потенциального инвестора. График реализации 

наиболее экономически привлекательных 

мероприятий, как правило, разрабатывается таким 

образом, чтобы сумма первоначальных инвестиций 

не превышала 50% общей стоимости внедрения комплекса 

энергосберегающих мероприятий. Таким образом, 

при первоначальном инвестировании половины 

требуемых средств, внедрение следующих мероприятий 

можно производить за счет реинвестирования 

средств, полученных в качестве экономического эффекта 

от внедрения мероприятий первой очереди. 

Выполненное обследование, как правило, является 

началом комплекса работ по повышению энергоэффективности 

предприятия. Последовательность данного 

комплекса работ представлена в табл. 3 [4]. 

Выводы. Энергетическое обследование (энергоаудит) 

— составная часть процесса энергосбережения, 

направленная в конечном счете на повышение энергетической 

эффективности объекта аудита. 

Из всех видов энергоаудита наиболее надежным, 

валидным и глубоким является комплексный энерготехнологический 

аудит. 

Так как энергоаудит является лишь первым этапом 

работ по энергосбережению, не следует отделять его 

Таблица 3. Примерный состав комплекса работ по повышению энергоэффективности промышленного 


Наименование Состав Результат 

Энерготехнологический аудит Согласно табл. 2 Согласно табл. 2 

Создание на предприятии 

Выполняется комплекс работ Действующая, соответствующим образом 

службы энергоменеджмента (тренингового и технического характера), оснащенная методическим и приборным 

(СЭМ) 

направленный на создание СЭМ на обеспечением рабочая группа (обособленное 


подразделение) по энергоменеджменту 

Реализация энергосберегающих Внедряются мероприятия, 

Акты внедрения энергосберегающих 


обеспечивающие повышение 

энергоэффективности производства, со 

сроком окупаемости менее 1 года 


Внедрение (модернизация) 

Производится внедрение (или 

Современные высокоточные, надежные 

АСКУЭ/АСТУЭ 

модернизация существующих) 

автоматизированных систем 

коммерческого и технологического учета 

энергоресурсов 

и масштабные АСКУЭ и АСТУЭ 

Оценка экономического 

Выполняется повторный (оценочный) Акты оценки экономической эффективности 

эффекта от реализации 

энергоаудит, в результате которого внедрения энергосберегающих мероприятий, 

программы повышения 

идентифицируются технико- новая редакция программы энергосбережения 

энергоэффективности экономические последствия реализации 

предложенных энергосберегающих 

мероприятий, корректируется программа 


Консультационная поддержка 

Обеспечение и поддержка Активно действующая СЭМ, самостоятельно 

деятельности службы 

функционирования СЭМ обеспечивающая перманентную адаптацию и 

энергоменеджмента (СЭМ) 

реализацию программы энергосбережения на 


Сервисное обслуживание 

Гарантийное и постгарантийное Надежное функционирование поставленного 

оборудования 

обслуживание оборудования, оборудования, а значит, бесперебойная работа 

поставленного в рамках реализации 

программы энергосбережения 

энергоэффективных систем и технологий

от всех остальных составляющих процесса повышения 

энергоэффективности производства. Это важно не 

только с точки зрения сроков реализации отдельных 

элементов программы и всей программы энергосбережения 

в целом, но и с точки зрения инвестиционной 

оценки составляющих комплекса работ по энергосбережению. 

К энергоаудиту металлургического предприятия 

не следует подходить как к формальному процессу, нацеленному 

на подготовку энергетического паспорта 

и удовлетворение требований ФЗ-261, так как большинство 

отечественных предприятий действительно 

остро нуждается в поиске и реализации решений по 

повышению энергоэффективности. В свою очередь целенаправленная 

энергосберегающая деятельность позволит 

российским металлургам не только повысить 

ENERGY AUDIT OF INDUSTRIAL ENTERPRISES 

© Dubinskiy M.Yu. 


конкурентоспособность продукции, но и зачастую — 

ее качество. 


1. Россия в цифрах. 2009. Краткий статистический сб. — 

M. : Росстат, 2009. — 525 с. 

2. Дубинский, М.Ю. Энергоэффективность металлургической 

промышленности России (анализ и предложения): 

2-я Междунар. конф. «Автоматизированные печные агрегаты 

и энергосберегающие технологии в металлургии». — М. : 

МИСиС, 2002. 

3. Energy Efficiency Policy Recommendations, OECD/IEA, 

2009. 

4. Энергоэффективность в России: скрытый резерв. 

— IFC/The World Bank/ЦЭНЭФ [электронный ресурс]. — 

Режим доступа : www.cenef.ru 

Power saving and energy efficiency issues are extremely relevant for the domestic industrial enterprises not only because 

of the political popularity of the topic, but also for the economic reasons — high growth rate of energy prices. Energy 

audit aimed on the development of enterprise energy saving strategy is discussed in the article as a basic, initial element 

of industrial energy efficiency. 

Keywords: energy saving; energy audit; energy efficiency; metallurgy. 

Все лучшее от Oracle в один день – 27 октября 

Деловой Инновационный Форум Oracle Day 2010 пройдет в Москве 27 октября. 

Это событие особого значения и масштаба: оно станет символом организационного 

объединения Oracle и Sun и охватит все направления бизнеса и продуктовые линейки 

корпорации: от программного до аппаратного обеспечения. 

Oracle Day начнет работу всего через несколько недель после крупнейшей международной 

конференции Oracle OpenWorld 2010 в Сан-Франциско. Новейшие разработки, 

мировые премьеры, лучшие в своих классах продукты и отраслевой опыт будут представлены 

на 19 тематических секциях. Совокупное время работы Oracle Day в Москве 

превысит 45 ч. 

Мероприятие пройдет на самом высоком уровне. Откроет форум Лоик Ле Гиске, 

Исполнительный вице-президент Oracle в регионе ЕМЕА в рамках своего первого визита 

в Россию. В качестве докладчиков выступят топ-менеджеры Oracle и предприятий 

России и СНГ из государственного, финансового, телекоммуникационного секторов, 

металлургии, химической, нефтегазовой промышленности, торговли, здравоохранения. 

В течение одного дня участники познакомятся с полным спектром инноваций 

Oracle в области баз данных, связующего ПО, технологий для бизнес-анализа и управления 

эффективностью, бизнес-приложений и индустриальных решений, аппаратных 

систем, а также успешным опытом российских заказчиков. 

Oracle Day пройдет под лозунгом − «Все лучшее от Oracle в один день». Его основная 

задача – помочь предприятиям оптимизировать расходы в области ИТ с учетом 

возможностей Oracle, требований рынка, последних мировых инноваций и успешной 

российской практики. 

1 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

1 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 

МЕТА ЛЛУРГ-ИНФО 

СОБЫТИЯ В ЦИфРАХ И фАКТАХ 

По прогнозу аналитического 

агентства MEPS (Великобритания), 

мировое производство стали в этом 

году может достичь рекордной величины 

— около 1,4 млрд т (+14% к 

2009 г.), а чугуна — 1,1 млрд т (+22%). 

Дальнейший прогноз роста выплавки 

стали до 2014 г. составляет 1,6 млрд т, 

а чугуна – 1,2 млрд т. Такой прирост 

должен потребовать увеличения поставок 

железной руды дополнительно 

на 450 млн т. По мнению MEPS, 

«после грустного периода для мирового 

производства стали в 2009 г. 

прогнозируемое восстановление в 

2010 г. можно назвать гарантированным». 

Однако выплавка стали в развитых 

странах остается ниже уровня 

2007 г., тогда как в КНР продолжает 

увеличиваться (в этом году Китай может 

выпустить 627 млн т и снова станет 

крупнейшим ее производителем). 

Например, прогноз выплавки стали в 

27 странах ЕС составляет 170 млн т, 

что ниже уровня 2007 г. (209,7 млн т), 

в Японии — 107 млн т, странах Северной 

Америки (NAFTA) — 107,2 млн т, 

в Южной Америке — 42,9 млн т, странах 

Ближнего Востока — 20,9 млн т, 

а в Африке — 16,1 млн т. К 2014 г., 

по прогнозу, производство стали в 

Китае составит 743 млн т, в ЕС–27 — 

195 млн т, в Японии — 112,5 млн т, в 

странах NAFTA — 125 млн т, в Южной 

Америке — 55 млн т, в старанах 

Ближнего Востока — 26,5 млн т и в 

Африке — 19 млн т. 

♦ 

КНР решила закрыть 2087 металлургических, 

цементных и других 

предприятий с низкой энергоэффективностью, 

так как страна 

ужесточает меры по защите окружающей 

среды. В этот список входят 

175 сталеплавильных заводов и 192 

коксовых производства. По данным 

Министерства промышленности и 

информационных технологий Китая, 

отсталые мощности по производству 

стали, цемента, угля и алюминия могут 

быть закрыты в конце сентября 

2010 г. В начале августа китайские 

власти говорили о пострадавшем 

от кризиса пятилетнем плане, призывавшем 

к 20%-ному сокращению 

потребления энергии на единицу выпускаемой 

продукции в КНР. В марте 

правительство сообщало о намерении 

сократить энергетическую интенсивность 

на 14,4% к концу года, 

но в начале августа заявило, что в 

I полугодии энергетическая интенсивность 

возросла на 0,09%. 

♦ 

Выполняя предписание властей 

КНР, компания Liuzhou Iron & Steel 

(филиал Wuhan Steel) к концу 2010 г. 

планирует ликвидировать четыре 

доменные печи общей мощностью 

2 млн т/год чугуна. В результате 

мощности Liuzhou Steel составят 10 

млн т/год стали, даже когда все эти 

доменные печи закроют. 

♦ 

По данным China Securities 

Journal, КНР планирует ограничить 

ежегодный объем производства 10 

важнейших цветных металлов 41 

млн т в 2015 г. (алюминий, медь, 

свинец, цинк, никель, олово, сурьму, 

магний, губчатый титан и ртуть). В 

рамках плана на 12-ю пятилетку намечено 

ограничить мощности по 

производству черной меди менее 5, 

а рафинированной — 6,5–7 млн т/год. 

Для алюминия такое ограничение составит 

20, свинца — 5,5 млн т/год и 

цинка — 6,7 млн т/год. Намечается 

стимулировать компании в расширении 

добычи внутри и за пределами 

страны. В медном секторе к 2015 г. 

доля добываемого в Китае сырья 

должна достичь 40%, в цинковом — 

50%, а в алюминиевом — 80%. Доля 

вторично переработанного металла 

в выпускаемой предприятиями КНР 

рафинированной меди должна достичь 

40%, алюминия — 30% и свинца 

— 30%. За пять лет планируется 

сосредоточить в рамках 10 крупнейших 

компаний 90% национального 

выпуска меди, 90% алюминия и 70% 

свинца. Предполагается и развитие 

обрабатывающих производств. Так, 

мощности по выпуску прецизионной 

медной ленты должны достичь 600 

тыс. т/год, выпуску прецизионных 

медных труб — 850 тыс. т/год, а рулонной 

меди — 500 тыс. т/год. Расширением 

экструзионных алюминиевых 

мощностей предполагается добиться 

удовлетворения внутреннего спроса 

на алюминиевые профили. 

♦ 

По данным United Nations 

Conference on Trade and Development, 

в 2009 г. в мире произвели менее 224 

млн т железорудных окатышей, что 

на 28,4% меньше, чем в 2008 г., из-за 

падения выплавки стали. При этом 

доля окатышей в мировом производстве 

железорудного сырья упала 

до 13% с 18% в 2008 г., а мировой 

экспорт окатышей составил 88 млн т 

(–36%). Бразилия осталась крупнейшим 

экспортером окатышей, хотя и 

сократила отгрузки на 40%. 

♦ 

Производство окатышей, млн т 

Страна 2009 г. 2008 г. Изменение, 

±% 

КНР 50 40 25 

Россия 30 35 –14,3 

США 26,4 53,4 –50,6 

Бразилия 23,9 44,8 –46,7 

Украина 20,4 20,4 – 

Швеция 14,7 19,9 –26,1 

Канада 11,5 24 –52,1 

Индия 10,5 17,5 –40 

Всего 223,8 312,7 –28,4 

в мире 

♦ 

По мнению China Iron & Steel 

Association, КНР должна сократить 

импорт железной руды до одной трети 

от полной потребности страны в 

ней к 2015 г., повышая внутреннее 

производство и инвестируя в зарубежные 

активы. В I полугодии импорт 

руды возрос на 4,1%, а внутреннее 

производство – на 17%. 

♦ 

Бразильский миллиардер Э. Батиста 

планирует превратить железорудную 

компанию MMX Mineracao e 

Metalicos SA в «гиганта» путем консолидации 

ресурсов железной руды 

и привлечения крупных игроков в 

MMX, чтобы нарастить производственную 

мощность до 130 млн т/год 

железорудного сырья (ЖРС). Компания 

LLX Logistica SA, также им 

контролируемая, в настоящее время 

строит порт, через который возмож-

на перевалка 130 млн т/год ЖРС с 

возможностью дальнейшего расширения 

до 200 млн т/год. Он сообщил, 

что можно пригласить в проект и 

другие компании, например, Mitsui 

& Co. (Япония). 

♦ 

Группа «Магнезит» реализует 

инвестиционный проект по технологическому 

обновлению и модернизации 

мощностей своего завода 

Slovmag (г. Любеник, Словакия), 

что позволит укрепить конкурентные 

позиции Группы на рынках 

Европы и других стран за счет увеличения 

выпуска современных периклазоуглеродистых 

огнеупоров 

для использования в металлургии 

и шпинельсодержащих огнеупоров 

для цементной промышленности. 

Реализация проекта, рассчитанная 

до 2011 г., предполагает увеличение 

производства оксидоуглеродистых 

изделий до 25 тыс. т/год, а обжиговых 

изделий – до 30–35 тыс. т/год. 

Необходимо отметить, что выпуск 

этих изделий будет основан на поставках 

российского магнезита, в 

том числе плавленого периклаза или 

спеченного клинкера (≥ 97% MgO), 

произведенных на базе российских 

месторождений магнезитов. 

♦ 

Ученые университета Ноттингем 

(Великобритания) выяснили, что 

тончайший слой золота (80 нанометров) 

на дверных ручках – переносчиках 

многих опасных бактерий 

— обладает антисептическим действием. 

Эти наночастицы создают 

отверстия в клеточной стенке бактерий, 

ослабляя тем самым их устойчивость 

к антибиотикам. 

♦ 

Журнал Newsweek (США) составил 

рейтинг самых привлекательных 

для проживания государств, сравнив 

100 стран из разных регионов 

по здравоохранению, динамизму 

экономики, образованию, политической 

обстановке и качеству жизни. В 

тройку лидеров вошли Финляндия, 

Швейцария и Швеция. Далее расположились 

Австралия, Люксембург, 

Норвегия, Канада, Нидерланды, 

Япония и Дания, а «страна всеобщей 

мечты» — США оказались на 11-м 

месте. Россия заняла только 51-е место, 

уступив Украине (49-е место), но 

обойдя Белоруссию (56-е место). По 

уровню образования Newsweek поставил 

Россию на 31-е место, динамичности 

развития экономики – на 

36-е место, качеству жизни – на 50-е 

место, а по уровню здравоохранения 

и политической обстановки – на 75-е 

место. Худшими по всем показателям 

названы Буркина-Фасо, Нигерия 

и Камерун. 

РОССИЯ 

В I полугодии Россия экспортировала 

20,47 млн т черных металлов 

на сумму около 9,52 млрд долл., в 

том числе 8,5 млн т полуфабрикатов 

(3,47 млрд долл.), 4,46 млн т плоского 

проката (2,43 млрд долл.), 2,22 млн т 

чугуна (737 млн долл.) и 479 тыс. т 

ферросплавов (738 млн долл.). Доля 

металлов и изделий из них в общем 

стоимостном объеме экспорта в 

страны дальнего зарубежья снизилась 

до 10,5% с 11,8% в I полугодии 

2009 г., а в страны СНГ – до 10,3% с 

15,6% соответственно. При этом экспорт 

в страны дальнего зарубежья 

составил 18,89 млн т черных металлов 

и изделий из них, что на 12,8% 

больше, чем за 6 мес. 2009 г., на сумму 

более 8,55 млрд долл., а в страны 

СНГ – 1,58 млн т (+ 12,9%) на сумму 

965 млн долл. В страны дальнего зарубежья 

вывезли 8,35 млн т полуфабрикатов 

из железа и нелегированной 

стали (+ 22,5%) на 3,39 млрд 

долл., 4,09 млн т плоского проката 

на 2,16 млрд долл., 2,18 млн т чугуна 

(+ 4,8%) на 722 млн долл. и 465 тыс. т 

ферросплавов (+ 48,9%) на 712 млн 

долл. В страны СНГ отгрузили 376 

тыс. т плоского проката (+ 32,4%) на 

266 млн долл. и 148 тыс. т полуфабрикатов 

(+ 21,2%) на 81 млн долл. 

Физические объемы экспорта каменного 

угля в страны СНГ возросли 

вдвое, а кокса — на 87,6%. 

♦ 

В I полугодии Россия импортировала 

2,47 млн т продукции черной 

металлургии на сумму более 2,2 млрд 

долл., в том числе 486 тыс. т стальных 

труб на 700 млн долл. Доля импорта 

металлов и изделий из них из дальнего 

зарубежья составила 6% (в I полугодии 

2009 г. — 5,1%), а из стран СНГ 

— 18,8% (годом ранее — 18,5%). При 

этом из дальнего зарубежья ввезли 

901 тыс. т (+ 69,6%) на 1,08 млрд долл., 


в том числе 215 тыс. т труб (+ 90,9%) 

на 420 млн долл. (импорт плоского 

проката вырос в 2,6 раза), а из стран 

СНГ – 1,57 млн т черных металлов на 

1,14 млрд долл., в том числе 271 тыс. т 

труб на 280 млн долл. 

♦ 

По прогнозу Минпромторга 

(МПТ) РФ, в 2015 г. инвестиции в 

модернизацию производства в черной 

металлургии составят 200 млрд 

руб., что на 25% больше прогнозного 

уровня инвестиций в 2010 г. 

(160 млрд руб.). По расчетам МПТ, 

инвестиции в черную металлургию 

в 2009 г. составили 159 млрд руб., а 

в 2010 г. вырастут незначительно 

(+ 0,6%). В I полугодии инвестиции 

в основной капитал в отрасли составили 

60 млрд руб., что на 15,4% больше, 

чем за 6 мес. 2009 г. 

♦ 

Премьер-министр В. Путин подписал 

постановление о выделении 

дополнительно 10 млрд руб. на программу 

утилизации старых автомобилей. 

Напомним, что эта программа 

предусматривает зачет в 50 тыс. руб. 

при покупке недорогого нового автомобиля 

российского производства 

при условии сдачи в лом старого автомобиля. 

Также прорабатывается вопрос 

распространения программы на 

грузовые автомобили и другие виды 

автотранспорта и сельхозтехники. 

♦ 

Управление строительства и архитектуры 

Липецкой обл. выдало 

компании «Бекарт Липецк» разрешение 

на строительство в особой экономической 

зоне «Липецк» II очереди 

завода по производству металлокорда, 

завершение которого намечено к 

концу 2011 г. Напомним, что в 2009 г. 

ввели в строй I очередь производства 

мощностью 15 тыс. т/год (инвестиции 

– 18 млн евро). Общие инвестиции 

в проект оцениваются примерно 

в 100 млн евро. В настоящее время в 

качестве сырья используют полуфабрикат, 

поставляемый с зарубежных 

заводов фирмы Bekaert. Завершение 

II очереди строительства позволит 

осуществлять полный технологический 

процесс производства металлокорда 

в Липецке. 

♦ 

«ЕврАз» приступил к реализации 

проекта по переводу доменных 

1 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

1 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


печей ЗСМК с природного газа на 

пылеугольное топливо (ПУТ). Планируется, 

что в 2012 г. на комбинате 

в качестве топлива для доменных 

печей будут использовать энергетический 

уголь, что позволит полностью 

отказаться от использования 

природного газа и экономить его до 

600 млн м 3 /год, а также снизить расход 

кокса более чем на 20%. Проект 

предусматривает строительство на 

комбинате комплекса по приготовлению 

ПУТ, включая современные 

очистные сооружения. Аналогичный 

проект планируется также реализовать 

на НТМК. Общие инвестиции 

для обоих комбинатов составят около 

300 млн долл. 

♦ 

Холдинговая компания «Русспецсталь», 

созданная в 2007 г. по 

инициативе ФГУП «Рособоронэкспорт» 

для консолидации входящих 

в государственную корпорацию «Ростехнологии» 

металлургических активов, 

производящих спецстали для 

военно-промышленного комплекса, 

автомобилестроения и авиации, подала 

на собственное банкротство. 

Структуры холдинга, объединившего 

Волгоградский металлургический 

завод «Красный Октябрь» (ВМЗКО) 

и Ступинскую металлургическую 

компанию, не сумели расплатиться с 

Газпромбанком (общий долг – более 

1,9 млрд руб.) и банком ВТБ, в залоге 

у которого оказалось более 70% 

акций ВМЗКО. «Ростехнологии» не 

отказываются от создания металлургического 

холдинга – весной активы 

«Русспецстали» передали под управление 

компании «РТ-металлургия» 

(на 100% принадлежит корпорации 

«Ростехнологии»). По словам ее генерального 

директора Е.Романова, 

«Русспецсталь» не справилась с 

поставленными задачами, доведя 

ВМЗКО до банкротства. 

♦ 

В начале августа добыта первая 

тонна железной руды и отправлена на 

рудный склад опытно–промышленного 

карьера Кимкано-Сутарского 

ГОКа (Еврейская АО). По словам главного 

горняка комбината И.Рулева, 

сейчас ведут опытно-промышленную 

эксплуатацию центрального участка 

Кимканского месторождения (горноподготовительные 

работы и попут- 

ная добыча руды), а ее полную переработку 

начнут после строительства 

обогатительной фабрики. После выхода 

на проектную мощность здесь 

будут добывать 30 тыс. т/сут руды. 

♦ 

Среднерусский банк Сбербанка 

России предоставит инвестиционный 

кредит в размере 527 млн руб. компании 

«Агрисовгаз», созданной Газпромом 

в 1990 г. и специализирующейся 

на выпуске алюминиевых профилей, 

стальных труб и горячем цинковании 

металлоконструкций. Эти средства 

направят на создание в Калужской 

обл. завода горячего цинкования 

(сооружение производственных площадей, 

приобретение технологического 

оборудования, формирование 

оборотного капитала). Общая стоимость 

проекта строительства завода 

составит около 855 млн руб. (доля 

участия банка – 61,6%). Напомним, 

что в 2007 г. банк инвестировал более 

500 млн руб. в строительство цеха по 

выпуску алюминиевых профилей. По 

словам управляющего Обнинским 

отделением банка О.Назарова, в будущем 

Среднерусский банк намерен 

участвовать в строительстве целой 

сети заводов «Агрисовгаза» с общими 

инвестициями более 2 млрд руб. 

♦ 

Горнодобывающая компания 

Лунсин (КНР) в 2010 г. вложила более 

700 млн руб. в строительство 

ГОКа на Кызыл-Таштыгском месторождении 

полиметаллических руд, 

расположенном в 120 км к северовостоку 

от г. Кызыла (Республика 

Тува), а общие инвестиции в освоение 

месторождения с 2007 г. оцениваются 

в 1,2 млрд руб. Основные 

рудные компоненты месторождения 

– цинк, свинец, медь, барий и сера, 

а попутные – золото, серебро, кадмий 

и селен. Запасы полиметаллических 

руд по категории В + С1 + С2 

составляют 12,92 млн т, медных руд 

категории С2 – 2,08 млн т и серноколчеданных 

руд категории С1 – 6,26 

млн т. Напомним, что Лунсин была 

учреждена в Новосибирске крупнейшим 

горнодобывающим холдингом 

Китая Zijing Mining, в апреле 2007 г. 

она приобрела на аукционе за 742,5 

млн руб. право на разработку в течение 

25 лет месторождения полиметаллических 

руд в Туве, в августе 

2008 г. приступила к изыскательским 

работам, в марте 2009 г. начала строить 

ГОК, а в начале 2010 г. приступила 

к строительству основного корпуса 

обогатительной фабрики. Ввод 

ГОКа в строй планируется в 2011 г., а 

выход на проектную мощность 1 млн 

т/год руды — в 2012 г. 

♦ 

Русская медная компания 

(РМК) до 2013 г. планирует инвестировать 

20 млрд руб. в разработку 

Михеевского медно-мо либ де но вого 

месторождения (Челябинская обл.). 

Проект предполагается реализовать 

в ближайшие 3 года. На месторождении 

намечено построить один 

из самых больших в России ГОКов 

мощностью до 18 млн т/год руды 

(71 тыс. т/год меди в концентрате), 

пуск которого планируется в 2013 г., 

а выход на проектную мощность 

– в 2015 г. Напомним, что Михеевский 

ГОК, владеющий лицензией на 

разработку этого месторождения, 

РМК приобрела у компании Celtic 

Resourses (Великобритания) в 2007 г. 

К настоящему времени РМК инвестировала 

в проект почти 4 млрд руб. 

♦ 

Правительство РФ присудило 

Белорецкому металлургическому 

комбинату премию за достижение 

значительных результатов в области 

качества продукции и услуг и внедрение 

высокоэффективных методов 

менеджмента качества в 2009 г. 

в категории организаций с численностью 

работающих более 1 тыс. чел. 

♦ 

По словам руководителя отдела 

средневековой археологии Института 

истории, археологии и этнографии 

Дальневосточного отделения РАН 

Н. Артемьевой, в Приморье открыт 

крупный металлургический комплекс 

эпохи чжурчженей, где выплавляли и 

ковали железо и бронзу. Чжурчжени 

— древний народ, живший на территории 

современного Приморья в 

X–XIII вв. Среди его занятий – земледелие, 

скотоводство, ремесленное 

производство и торговля с Китаем 

и Японией. Разрушенные остатки их 

городов встречаются по всему краю. 

Крупнейшую из ранее найденных 

металлургическую мастерскую обнаружили 

в Краснояровском городище 

(в 3 км от Уссурийска). В 2009 г. здесь

откопали четыре металлургических 

печи, а в августе 2010 г. в специальной 

яме обнаружили куски чугуна, 

шлак и две большие наковальни. Все 

это свидетельствует, что в мастерской 

не только плавили металл, но 

и обрабатывали его, т.е. речь идет о 

целом комплексе. Кроме того, в этой 

яме нашли остатки бронзы, которую 

раньше не находили в чжурчженьских 

городищах. Н.Артемьева считает, 

что открытая археологами мастерская, 

где одновременно плавили 

и ковали разные металлы, говорит о 

высокой развитости чжурчженей – 

«если на Руси чугун появился только 

в XIV в., то здесь с ним работали уже 

с XII столетия». 

♦ 

ОАО «Магнитогорский металлургический 

комбинат» (ММК). На 

агрегате полимерных покрытий № 2 

(АПП-2) цеха покрытий комбината 

прошли испытания оборудования 

для горячего и холодного ламинирования 

стальной оцинкованной 

полосы и полосы с полимерным покрытием, 

в ходе которых успешно 

опробовали технологию нанесения 

неотделяемых декоративных, а также 

защитных легкоудаляемых пленок 

на клеевой и безклеевой основе. 

Летом 2009 г. в цехе покрытий 

ММК ввели в строй АПП–2 мощностью 

200 тыс. т/год для выпуска 

листового проката с полимерными 

покрытиями, в состав которого входит 

оборудование для горячего и 

холодного ламинирования полосы 

(поставщик оборудования — фирма 

FATA Hunter, Италия). Ламинирующие 

защитные пленки предохраняют 

поверхность проката с полимерным 

покрытием от царапин, механических 

повреждений и загрязнения 

при погрузочно-разгрузочных работах, 

транспортировке, переработке 

и монтаже готовых изделий у потребителя. 

АПП-2 позволяет наносить 

два вида пленок. 

В доменном цехе комбината 

на участке шихтоподачи доменной 

печи № 10 (ДП-10) строится аспирационная 

установка, в составе которой 

предусмотрен электрофильтр 

компании «Финго инжиниринг» 

(Россия). Ввод ее в строй намечен во 

II кв. 2011 г., что позволит сократить 

выбросы загрязняющих веществ в 

атмосферу на 390 т/год. Аналогичная 

установка действует на ДП-6, 

обеспечивая улавливание более 99% 

выбросов пыли. На строительство 

аспирационной установки ДП-10 в 

2010 г. планируется направить около 

260 млн руб. 

В 2012 г. планируется вывести 

Сосновский рудник мощностью 2,5 

млн т/год руды на Теченском месторождении 

(Челябинская обл.) на проектную 

мощность за счет завершения 

строительства в IV кв. 2010 г. мобильного 

обогатительного комплекса 

фирмы Меtsо Minerals (Австрия). 

Проектная глубина открытых горных 

работ – 300 м, коэффициент вскрыши 

– 1,78 м 3 /т. Срок существования рудника 

– до 2033 г. (за это время намечено 

добыть 46,8 млн т руды). Также 

намечено приобрести большегрузные 

самосвалы грузоподъемностью 90 т 

и экскаваторы Kamatsu с емкостью 

ковша 11 м 3 , построить ремонтные 

мастерские для обслуживания техники 

и вахтовый поселок для горняков. 

В 2010 г. на руднике планируется 

выпустить 600 тыс. т аглоруды (51% 

железа), 390 тыс. т промпродукта 

(42% железа) и 150 тыс. т бедной руды 

(31,6% железа). Запланированный 

объем вскрышных работ – 2 млн м 3 . 

Горные работы на Сосновском месторождении 

начаты в 2008 г., а поставка 

руды ММК – с лета 2009 г. За это 

время добыт 1 млн т руды, из которых 

700 тыс. т отправлено комбинату, а 

300 тыс. т бедной руды подготовлено 

для обогащения. 

♦ 

ОАО «Череповецкий металлургический 

комбинат» (ЧерМК). 

В рамках сотрудничества с Газпромом 

освоена технология выпуска 

труб большого диаметра (ТБД) с 

нанесением шероховатости – трубопрокатное 

производство ЧерМК 

выпустило более 1 тыс т ТБД для 

магистрального газопровода «Бованенково–Ухта». 

Установку по нанесению 

шероховатости на линии 

покрытий и станок для зачистки 

концов труб приобрели в 2009 г., а 

смонтировали в феврале 2010 г. во 

время капитального ремонта. По 

словам главного инженера комбината 

А.Луценко, освоенная технология 

нанесения шероховатости на наружное 

покрытие используется для 


последующего бетонирования труб 

с целью лучшего сцепления с бетоном, 

а станок по зачистке концов 

ТБД обеспечивает снятие наружного 

покрытия до эпоксидного праймера 

(антикоррозийного слоя) под 

углом согласно требованию заказчика. 

Такая технология может быть 

востребована и при осуществлении 

поставок ТБД для подводных трубопроводных 

проектов. 

В III кв. планируется начать монтаж 

установки переработки лома 

мощностью 1 млн т/год и стоимостью 

около 1,8 млрд руб. (поставщик 

оборудования – компания LYNXS 

Shredder), которую намечено ввести 

в строй в 2011 г. Установка рассчитана 

на переработку лома толщиной до 

12 мм. В ее комплекс входит участок 

сепарации металлолома, где будут 

отделять цветной лом от стального. 

При сепарации предусматривается 

очистка лома от вредных примесей, 

которые вместе с пылью будут собирать 

в пылесборник, а затем утилизировать. 

♦ 

ОАО «Северсталь–метиз». 

В сталепроволочном цехе № 1 Череповецкого 

завода введена в эксплуатацию 

линия производства 

низкоуглеродистой стальной проволоки 

с полимерным покрытием 

(экструдер), поставленная из Словакии. 

Такую проволоку используют 

для изготовления шестиугольной 

сетки с полимерным покрытием и 

сетчатых конструкций. По словам 

исполнительного директора завода 

А.Шевелева, это позволит расширить 

производственные возможности 

и повысить эффективность 

производства за счет исключения 

перемотки проволоки в розетту и 

более высоких скоростей (по сравнению 

с существующими линиями). 

♦ 

ОАО «Новолипецкий металлургический 

комбинат» (НЛМК). 

НЛМК и компания SAP объявили 

об успешном пуске единой информационной 

системы (ЕИС) класса ERP 

на базе решений SAP на комбинате 

и Стойленском ГОКе (генеральный 

подрядчик проекта внедрения – компания 

БДО Юникон Консалтинг). 

Этот проект включает управление 

финансами (SAP FM), контроллинг 

1 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

1 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


и учет затрат (SAP CO), управление 

продажами (SAP SD), планирование 

производства (SAP SCM/APO), 

управление производством (SAP PP), 

управление закупками и запасами 

(SAP MM), управление проектами 

(SAP PS), финансовую и налоговую 

бухгалтерию (SAP FI), учет основных 

средств (SAP АА) и хранилище 

бизнес-информации (SAP BW). Внедрение 

ЕИС на ГОКе проходило с 

октября 2008 г. по июль 2009 г., а на 

НЛМК – с октября 2008 г. по апрель 

2010 г. В настоящее время здесь зарегистрировано 

более 3,5 тыс. пользователей. 

В будущем планируют тиражировать 

такое решение на других 

предприятиях группы НЛМК, а также 

внедрить на комбинате функциональный 

блок «техническое обслуживание 

и ремонт оборудования». 

♦ 

ОАО «Нижнетагильский металлургический 

комбинат» (НТМК). 

На комбинате приступили к реализации 

инвестиционного проекта по 

модернизации линии механической 

обработки железнодорожных колес 

(стоимость проекта – более 1 млрд 

руб.), в рамках которого планируется 

провести техническое перевооружение 

станочного парка с установкой 

на действующие агрегаты числового 

программного управления. Модернизацию 

колесного производства 

НТМК проводит с 2008 г. В прошлом 

году был реализован I этап, включающий 

пуск двух закалочных печей и 

12 закалочных машин производства 

компании Andritz Maerz (Германия), 

что позволило повысить твердость 

колес с 280 до 340 единиц по Бринеллю. 

При этом мощность участка 

термообработки возросла с 416 

до 580 тыс. колес/год, увеличилось 

производство бандажей повышенной 

твердости и на 30% повысилась 

эксплуатационная стойкость колес. 

В июле этого года с пуском двух отпускных 

печей завершилась реконструкция 

участка термообработки 

колесобандажного цеха (инвестиции 

– 3 млрд руб.), что позволит начать 

выпуск колес твердостью 360 единиц 

по Бринеллю. Кроме улучшения 

качества продукции, обновленный 

колесобандажный цех вдвое снизил 

потребление природного газа после 

пуска нового оборудования. 

♦ 

ОАО «Мечел». Совет директоров 

решил досрочно прекратить 

полномочия И.Зюзина и В.Полина в 

качестве членов правления компании. 

Напомним, что И.Зюзин, ранее 

работавший генеральным директором, 

возглавил совет директоров 

«Мечела», а В.Полин – алюминиевый 

дивизион «Запад» РосАла. 

♦ 

УК «Металлоинвест». По словам 

генерального директора компании 

Э.Потапова, в 2010 г. на ОЭМК 

завершаются строительство цеха отделки 

проката и модернизация установки 

металлизации, на «Уральской 

Стали» – модернизация кислороднокомпрессорного 

цеха, а на Лебединском 

ГОКе (ЛГОК) – I этап развития 

системы энергоснабжения и строительство 

II очереди магистрального 

газопровода, необходимого для развития 

производства горячебрикетированного 

железа (ГБЖ). Из новых 

проектов в 2010 г. планируется начать 

строительство установки вакуумирования 

стали в ЭСПЦ «Уральской 

Стали» (контракт с компанией 

Siemens уже подписан), а на ЛГОКе – 

реконструировать отделение сушки 

концентрата, что позволит снизить 

зависимость от сезонности. Также 

начаты предпроектные проработки 

организации производства гематитового 

концентрата на Михайловском 

ГОКе (МГОК), где потенциальная 

мощность может достигать 

10 млн т/год концентрата. В 2010– 

2011 гг. намечено возобновить ряд 

крупных проектов, в первую очередь 

строительство III очереди завода 

ГБЖ на ЛГОКе и фабрики окомкования 

на МГОКе. На ОЭМК планируют 

провести комплекс мероприятий по 

увеличению выплавки стали до 3,9 

млн т/год. 

♦ 

ОАО «Синарский трубный завод» 

(СинТЗ). В рамках стратегической 

программы реконструкции 

производства холоднодеформированных 

труб в трубоволочильном 

цехе № 2 введена в строй проходная 

газовая печь с защитной атмосферой 

фирмы Ebner (Австрия). Это автоматизированный 

агрегат, оснащенный 

системой визуализации технологических 

параметров, у которого ме- 

ханизированы входная и выходная 

стороны, а также смонтирована система 

видеонаблюдения за ходом загрузки 

и выгрузки труб. Длина печи 

– 160 м, что позволит вести термообработку 

труб длиной до 24 м. Преимуществом 

этой печи, не имеющей 

аналогов в России, является новая 

технология термообработки труб в 

защитной атмосфере с применением 

вакуумирования, при котором исключено 

воздействие внешних источников 

на окислительные процессы 

на поверхности труб. В результате 

трубы из печи выходят без окалины, 

со светлой внутренней и наружной 

поверхностями. Для оператора печи 

созданы комфортные условия, отвечающие 

требованиям безопасности 

– рабочее помещение отделено от 

машинного зала и оборудовано кондиционером, 

установлены системы 

пожаротушения и аварийной безопасности. 

Для облегчения труда термистов 

смонтированы современные 

осветительные приборы, снижен 

уровень вибрации и шума. По словам 

генерального директора ТМК 

А.Ширяева, ввод этой печи в промышленную 

эксплуатацию, кроме 

улучшения качества, товарного вида 

и повышения рентабельности выпускаемых 

труб, позволит сократить 

потребление природного и защитного 

газов, а снижение выбросов продуктов 

горения в атмосферу будет 

способствовать улучшению условий 

труда персонала и экологической ситуации 

в регионе. 

♦ 

ЗАО «Объединенная металлургическая 

компания» (ОМК). Во 

избежание банкротства Чусовского 

металлургического завода (ЧМЗ), 

доменный и сталеплавильные цехи 

которого практически простаивают 

с начала кризиса, ОМК продала контроль 

над ЧМЗ своему миноритарию 

В.Анисимову – депутату Законодательного 

собрания Нижегородской 

обл., бывшему генеральному директору 

ВМЗ и давнему партнеру совладельца 

ОМК А.Седых. В.Анисимову 

принадлежат 12% акций компании 

«ОМК-сервис» (единственный акционер 

ОМК) и 2% акций ВМЗ. По 

данным журнала «Финанс», он занимает 

196-е место в рейтинге самых 

богатых людей России, его со-

стояние оценивается в 400 млн долл. 

В.Анисимов получит 87% акций 

завода за 4,5 млрд руб. Напомним, 

что чистый убыток ЧМЗ за 2009 г. 

составил 2 млрд руб. (в 2008 г. – 484 

млн руб. прибыли), а выручка сократилась 

до 4,9 млрд руб. или втрое. 

ОМК планировала продать ЧМЗ еще 

в 2009 г. – предложения поступали 

от «Мечела» и «ЕврАза», но стороны 

не сошлись в цене. Похоже, что ОМК 

намерена оптимизировать структуру 

активов и сосредоточиться 

только на трубном бизнесе; продажа 

100% акций «Губахинского кокса» (в 

мае 2010 г. их приобрела кемеровская 

компания «Стройсервис») была 

первым шагом в этом направлении. 

♦ 

ОАО «Чусовской металлургический 

завод» (ЧМЗ). Внеочередное 

собрание акционеров решило увеличить 

уставный капитал более чем на 

16,74 млн акций номиналом 220 руб. 

при цене размещения 268,82 руб./ 

акцию (стоимость размещения – более 

3,68 млрд руб.). До настоящего 

времени уставный капитал ЧМЗ составлял 

более 2,33 млн акций номиналом 

220 руб., т.е. в результате дополнительной 

эмиссии его увеличат 

почти до 4,2 млрд руб. или в 8,2 раза. 

Размещение пройдет по закрытой 

подписке в пользу «Металлургической 

инвестиционной компании» (ее 

единственный владелец – В. Анисимов). 

♦ 

ОАО «Тулачермет». Заключено 

соглашение с компанией Global 

Carbon BV о реализации проекта 

совместного осуществления в рамках 

Киотского протокола, цель которого 

– сокращение выбросов парниковых 

газов в атмосферу за счет 

модернизации производства завода 

и получение денежных средств, частично 

компенсирующих затраты на 

эту модернизацию. Global Carbon BV 

осуществляет всю «киотскую» составляющую 

проекта – подготовку 

проектной документации, детерминацию, 

регистрацию, мониторинг и 

продажу сокращений выбросов, полученных 

по этому проекту, включающему 

реконструкцию и модернизацию 

доменного производства, что 

позволит снизить удельный расход 

кокса на выплавку чугуна и приведет 

к сокращению выбросов углекислого 

газа в атмосферу. Global Carbon 

BV реализует проект совместного 

осуществления на условиях «под 

ключ», т.е. разработает проектную 

документацию, осуществит сопровождение 

ее детерминации независимым 

аудитором, зарегистрирует 

проект, осуществит сопровождение 

мониторинга и продажу сокращений 

выбросов. 

♦ 

ОАО «Златоустовский металлургический 

завод» (ЗМЗ). Управляющим 

директором ЗМЗ (входит 

в группу компаний «Эстар») стал 

А.Левада, работавший главным инженером 

ЧМК. Прежний руководитель 

Р.Нугуманов, управлявший 

заводом с августа 2009 г., назначен 

генеральным директором Донецкого 

электрометаллургического завода 

(также входит в «Эстар»). 

♦ 

ОАО «Амурметалл». 19–20 

августа в электросталеплавильном 

цехе № 2 была выплавлена и разлита 

десятимиллионная тонна стали 

со дня работы цеха. На это понадобилось 

четверть века. По словам 

управляющего директора завода 

В.Лиманкина, на выплавку следующих 

10 млн т должно уйти уже не 25, 

а максимум 5 лет. 

♦ 

ООО «ВИЗ-Сталь». Заключен 

контракт с компанией Gengroup 

S.R.L. (Италия) на поставку и монтаж 

II очереди комплекса лазерной 

обработки готовой продукции (стоимость 

проекта превышает 247 млн 

руб.), что позволит выпускать трансформаторную 

сталь с более низким 

уровнем удельных магнитных потерь. 

Ввод в эксплуатацию намечен в 

I полугодии 2011 г. 

♦ 

ООО «Ростовский электрометаллургический 

завод» (РЭМЗ). 

В I кв. 2011 г. планируется ввести 

в эксплуатацию мелкосортнопроволочный 

прокатный стан 

550/300 мощностью около 550 тыс. 

т/год арматуры диам. 6–32 мм и катанки 

диам. 5,5–14 мм (общие инвестиции 

составят 2,5–3 млрд руб.). 

Строительство РЭМЗа начали летом 

2005 г., в январе 2008 г. приступили 

к серийному производству литой 


заготовки, а дальнейшее строительство 

приостановлено во время кризиса. 

По словам владельца компании 

«Эстар» В.Варшавского, проектная 

мощность завода составляла 730 

тыс. т/год заготовки (включая 180 

тыс. т товарной), а в 2010 г. намечено 

выйти на 800 тыс. т. Для дальнейшего 

развития производства потребуется 

модернизация. В настоящее 

время переговоры по этому поводу 

ведут с компанией SMS Demag (Германия), 

ранее осуществлявшей инжиниринг 

РЭМЗа. 

♦ 

ОАО «Косогорский металлургический 

завод» (КМЗ). Номос- 

Банк установил КМЗ кредитнодокументарный 

лимит в сумме 1 

млрд руб. сроком на 18 мес., в рамках 

которого завод может привлекать 

кредитные ресурсы, в том числе в 

формате мультивалютных кредитных 

линий, а также использовать 

банковские гарантии в пользу Федеральных 

таможенной и налоговой 

служб. Банковские продукты, применяющиеся 

в рамках лимита, будут 

направлены на развитие завода, 

в планах которого – продолжение 

программы модернизации доменного 

производства и литейного цеха, а 

также строительство участка брикетирования 

металлургических отходов, 

что позволит повысить качество 

выпускаемой продукции и снизить 

производственные затраты. 

♦ 

ЗАО «Саткинский чугуноплавильный 

завод» (СЧПЗ). Завод 

приступил к реализации инвестиционного 

проекта стоимостью 1,7 

млрд руб. по освоению производства 

средне– и низкоуглеродистого ферромарганца. 

По словам генерального 

директора СЧПЗ А.Иванова, 

намечено построить низкошахтную 

доменную печь (ДП) производительностью 

5–5,5 тыс. т/мес. ферромарганца, 

коксовое производство 

для обеспечения собственных нужд 

коксом и конвертер для переработки 

высокоуглеродистого ферромарганца 

в низко- и среднеуглеродистый, 

потребность в которых возросла в 

последнее время. Он сообщил о привлечении 

китайских проектировщиков 

доменных печей и о желании 

«попробовать построить аналогич- 

1 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

2 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


ную печь у себя». Китайские ДП отличаются 

от российских широким 

колошником и узким горном, немного 

отличается и технология выплавки 

ферромарганца. В КНР используют 

китайскую и габонскую 

руды и марганцевый агломерат, а на 

СЧПЗ — руды из Казахстана и ЮАР. 

Сегодня на заводе действуют две ДП 

общей производительностью 9 тыс. 

т/мес. высокоуглеродистого ферромарганца, 

более 60% которого экспортируют 

в США, Бельгию, Германию, 

Голландию, Алжир, Турцию и 

страны СНГ. 

♦ 

ОАО «Русполимет» (Кулебакский 

металлургический завод). 

Бывший вице-губернатор 

Нижегородской обл. В.Клочай стал 

президентом «Русполимета». Эта 

должность появилась впервые, но 

генеральный директор Ю.Луканин 

сохранил свой пост и функции 

«единоличного исполнительного 

органа». 

♦ 

ОАО «Борский трубный завод» 

(БТЗ ). Внеочередное собрание 

акционеров решило удвоить уставный 

капитал путем увеличения номинальной 

стоимости акций — 427,8 

тыс. обыкновенных акций номиналом 

10 руб. будут конвертированы в 

такое же количество акций номиналом 

20 руб. Сейчас уставный капитал 

составляет 4,28 млн руб., генеральный 

директор завода А.Чернышов 

владеет 24,49% акций. 

♦ 

Рязанский трубный завод. Введена 

в эксплуатацию линия производства 

холоднодеформированного 

арматурного проката В500С. Установленный 

на заводе стан холодной 

прокатки EVG типа RMV–12–2D S 

позволяет выпускать арматуру диаметром 

4–12 мм. 

♦ 

ОАО «Ковдорский ГОК». «ЕвроХим» 

утвердил стратегическую 

программу развития ГОКа на 2010– 

2015 гг., разработанную с целью 

планирования производства, инвестиций 

и технико-экономических 

показателей, а также замены автотранспорта 

и горно-дорожной техники 

до 2019 г. (общие инвестиции 

до 2015 г. — около 11,3 млрд руб.). В 

результате ее реализации планируется 

к 2014 г. увеличить выпуск железорудного 

концентрата (ЖРК) до 

6,07 млн т/год, а апатитового (АК) 

— до 3,04 млн т/год. В перспективе 

после вовлечения в переработку 

маложелезистых руд намечен рост 

производства ЖРК до 6,34 и АК до 

3,23 млн т/год. Также намечено строительство 

склада мелкодробленой 

руды, что позволит повысить однородность 

рудной шихты, подаваемой 

на обогащение, и дополнительно 

ежегодно получать до 100 тыс. т ЖРК 

и до 80 тыс. т АК. Срок реализации 

этого проекта — 2,5 года, общие инвестиции 

(без НДС) — 1 млрд руб. 

Для сохранения существующего 

производства 2,6 млн т/год АК и 

возможности его увеличения до 3,04 

млн т/год предусмотрено вовлечение 

в добычу и переработку 3,5 млн 

т/год апатит-штаффелитовых руд 

(у комбината есть лицензия на это 

месторождение). Срок реализации 

этого проекта — июнь 2013 г., общие 

инвестиции (без НДС) — около 2 

млрд руб. Существующие мощности 

ГОКа позволяют добывать и перерабатывать 

16,7 млн т/год руды. Стратегия 

предусматривает вовлечение 

в переработку 2 млн т/год маложелезистых 

руд, которые в настоящее 

время добывают и складируют. Вовлечение 

этих руд в переработку потребует 

модернизации дробильной 

и обогатительной фабрик с увеличением 

их мощности до 18,7 млн т/год 

руды. Реализация этого проекта позволит 

дополнительно получать до 

260 тыс. т/год ЖРК, более 180 тыс. 

т/год АК и более 400 т/год бадделеитового 

концентрата. Продолжительность 

реализации проекта — 5 

лет, общие инвестиций — 1,74 млрд 

руб., ввод в эксплуатацию намечен 

на 2017 г. Стратегия предусматривает 

строительство II очереди рудного 

дробильно-конвейерного комплекса 

с углубленной на 100 м конвейерной 

линией для снижения себестоимости 

транспортировки руды, 

минимизации парка большегрузных 

самосвалов и уменьшения вредного 

воздействия на окружающую среду. 

Завершить этот проект намечено в 

2016 г., общие инвестиции (без НДС) 

— около 876 млн руб. Предусматривается 

и кардинальное обновление 

горной техники, в связи с чем намечено 

до 2015 г. полностью перевооружить 

парк буровых станков, перейти 

на дизельные станки DML, DM-45 и 

ROC L8 и отказаться с 2015 г. от услуг 

сторонних организаций при бурении 

(инвестиции на замену изношенного 

бурового оборудования превысят 

706 млн руб.). Для совершенствования 

выемочно-погрузочных работ 

планируется заменить действующие 

экскаваторы и погрузчики на новые 

(инвестиции в 2010–2019 гг. — 2,63 

млрд руб.). Аналогичной модернизации 

подвергнут и парк бульдозерной 

техники для дорожно-строительных 

и отвальных карьерных работ, а также 

парк большегрузных автосамосвалов, 

транспортирующих горную 

массу (инвестиции до 2019 г. превысят 

3 млрд руб.). Для снижения 

воздействия на окружающую среду 

намечено внедрить систему оборотного 

водоснабжения, что позволит 

снизить сброс отработанной воды 

в водоемы за счет использования в 

производстве карьерной воды, а также 

использовать новые технологии 

очистки и утилизации сточных вод. 

♦ 

ОАО «ГМК «Норильский никель» 

(ГМКНН). В электролизном 

отделении металлургического цеха 

Кольской ГМК начата эксплуатация 

установки извлечения цинка из отсечных 

растворов экстракционным 

способом. Этот цех перерабатывает 

флотационный медный концентрат 

с получением товарной продукции 

— катодной меди. При электролизе 

медный электролит загрязняется нежелательными 

примесями, в первую 

очередь никелем, железом и цинком, 

вывод которых осуществляют путем 

постоянной отсечки части электролита 

для дальнейшей переработки в 

цехе электролиза никеля. При этом 

необходима тщательная очистка 

растворов от цинка, так как его наличие 

в электролитном никеле недопустимо 

из-за несоответствия 

стандартам качества. Ранее отсечные 

растворы из металлургического 

цеха направляли на очистку от 

цинка в экстракционных колоннах 

на ионно-обменных смолах в сернокислотное 

отделение рафинировочного 

цеха. На новой установке 

реализован более эффективной ме-

тод – жидкостная экстракция, цель 

которой – получение растворов с 

остаточной концентрацией цинка не 

более 2 мг/дм 3 . Технология очистки 

включает введение в раствор ионов 

хлора, экстракцию цинка третичным 

амином, октиловым спиртом 

и инертным разбавителем, а затем 

реэкстракцию цинка – отмывку экстрагента 

от цинка водой для повторного 

его использования. Пуск установки 

извлечения цинка позволит 

сократить потребление электроэнергии 

и вывести из эксплуатации 

вакуумно-выпарные аппараты с соответствующей 

экономией тепловой 

энергии. Экономический эффект от 

реализации проекта составит около 

30 млн руб./год, а переработка очищенных 

от цинка на этой установке 

растворов позволит снизить затраты 

в цехе электролиза на переделе восполнения 

дефицита никеля в никелевом 

электролите. 

Президентом ГМК назначен 

А. Клишас, работавший вицепрезидентом 

и председателем совета 

директоров компании «Интеррос» 

(он входит в совет директоров ГМК 

с начала 2000-х гг.). Он будет заниматься 

разработкой и реализацией 

корпоративной стратегии, совершенствованием 

корпоративного 

управления, проведением мер, направленных 

на рост рыночной капитализации 

ГМК и ее акций, и курированием 

возможных сделок по 

слияниям и поглощениям. А. Клишас 

подчиняется генеральному директору 

ГМКНН В.Стржалковскому. 

♦ 

ОАО «Иркутский алюминиевый 

завод» (ИркАЗ). На заводе 

приступили к модернизации анодного 

производства, предусматривающей 

установку нового оборудования, 

позволяющего повысить 

качество продукции и снизить ее 

себестоимость (инвестиции – около 

100 млн руб.). Проект разработан 

«СибВАМИ» (г. Иркутск), входящий 

в Инжинирингово-строительный 

дивизион РосАла. В отделении производства 

анодной массы установят 

весовые дозаторы мельничной 

коксовой пыли, грохот для рассева 

коксовой шихты и электрические 

дисковые подогреватели. По словам 

генерального директора ИркАЗа 

И.Гринберга, это позволит улучшить 

качество анодной массы, снизить ее 

расход в корпусах электролиза на 5 

кг/т и уменьшить выход угольной 

пены, что положительно повлияет на 

качество продукции. Начать производство 

анодной массы на этом оборудовании 

планируется в сентябре, 

а завершение модернизации — до 

конца 2010 г. Следует отметить, что 

оборудование, которое установят 

в отделении производства анодной 

массы, хорошо зарекомендовало 

себя на НкАЗе и САЗе. Напомним, 

что в апреле 2010 г. на ИркАЗе вывели 

на проектную мощность 5-ю 

серию электролиза мощностью 166 

тыс. т/год, основанную на современной 

технологии обожженных анодов, 

отличающейся высокими технологическими 

и экологическими 

стандартами. 

♦ 

ОАО «Кыштымский медеэлектролитный 

завод» (КМЭЗ). В 2010 г. 

планируется произвести 113 тыс. т 

катодной меди и установить абсолютный 

рекорд в истории завода. 

♦ 

ООО «Режевской металлургический 

завод» (г. Екатеринбург). 

Арбитражный суд Свердловской 

обл. признал завод несостоятельным 

и назначил конкурсным управляющим 

А. Чувашева. 

♦ 

ОАО «Верхнеуральская руда». 

По словам директора по связям 

с общественностью Русской медной 

компании А. Ханина, осенью 

2010 г. на месторождении Чебачье 

планируется ввести в эксплуатацию 

подземный рудник мощностью 800 

тыс. т/год руды, который начали 

строить в 2004 г. (общие инвестиции 

— более 2,16 млрд руб.). Перерабатывать 

руду будут на обогатительной 

фабрике Александринской горнорудной 

компании. 

♦ 

ОАО «Полиметалл». В 2013 г. 

намечено выйти на проектную мощность 

по добыче и переработке руды 

на золоторудном месторождении 

Майское, расположенном в 180 км 

от порта Певек (Чукотский АО). 

Напомним, что входящее в пятерку 

крупнейших золоторудных объектов 

России месторождение от- 


крыли в 1972 г., но долгие годы его 

вовлечение в эксплуатацию считали 

проблематичным, так как более 90% 

руды здесь относятся к категории 

упорных и требуют предварительной 

обработки для достижения приемлемого 

извлечения. В 2009 г. «Полиметалл» 

приобрел месторождение 

и начал подготовку к освоению. Общие 

ресурсы составляют 7,5 млн унций 

золота со средним его содержанием 

9,3 г/т в 25 млн т горной массы, 

а вероятные резервы – 2,4 млн унций 

золота со средним его содержанием 

9,6 г/т в 7,9 млн т руды. Строительство 

обогатительной фабрики мощностью 

850 тыс. т/год руды начали 

в мае 2010 г. Ожидается, что первую 

руду из камер добудут в конце 

2010 г., ввод фабрики в эксплуатацию 

– в I кв. 2012 г., а отгрузка первой 

партии концентрата в г. Амурск 

(Хабаровский край) и получение 

первого золота – в IV кв. 2012 г. При 

добыче и переработке 850 тыс. т/год 

руды среднее производство золота 

за время эксплуатации предприятия 

превысит 200 тыс. унций/год, при 

этом совокупные издержки составят 

500–550 долл./унцию золота. 

Капиталовложения в строительство 

предприятия оцениваются в 170 млн 

долл., а еще 140 млн долл. инвестируют 

за время эксплуатации предприятия 

(начиная с 2013 г.), в основном, 

в горно-капитальные работы и 

техническое перевооружение. 

Подписано соглашение с Номос- 

Банком о возобновляемом кредите 

с общим лимитом задолженности 

100 млн долл. «Полиметалл» сможет 

привлекать средства (долл., евро и 

руб.) на финансирование деятельности 

своих дочерних предприятий. 

Дата возврата каждого транша – не 

позднее 30.11.2012 г. 

УКРАИНА 

По данным «Металлургпрома», 

I полугодие 2010 г. металлургическая 

промышленность Украины завершила 

с отрицательным финансовым 

результатом до налогообложения 

499 млн гривен (63 млн долл.), отрицательная 

рентабельность составила 

около 2%, а доналоговую прибыль 

получили только 7 предприятий отрасли. 

Отмечается, что несмотря 

на сокращение убытков, ситуация 

2 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

2 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


в отрасли остается сложной из-за 

стремительно растущего дефицита 

оборотных средств металлургических 

предприятий. Напомним, что 

в I полугодии 2009 г. отрицательный 

финансовый результат до налогообложения 

металлургической промышленности 

составлял 4,2 млрд 

гривен, а отрицательная рентабельность 

— 8,1%. 

♦ 

По словам генерального директора 

«Металлургпрома» В.Харахулаха, 

задолженность налоговых 

органов перед металлургическими 

предприятиями Украины по возврату 

НДС за поставленную на экспорт 

металлопродукцию достигла 

7,9 млрд гривен (около 1 млрд долл.), 

что ухудшает их финансовое положение. 

Он отметил, что металлурги 

получили ряд льгот по тарифам 

(в частности, на железнодорожные 

перевозки) в рамках меморандума 

о взаимопонимании между кабинетом 

министров и предприятиями 

горно-металлургического комплекса, 

действовавшего с ноября 2008 г. 

до 01.07.2010 г., в размере 2,2 млрд 

гривен, но это гораздо меньше задолженности 

государства перед 

предприятиями по НДС. 

♦ 

По данным «Металлургпрома», 

за 7 мес. украинские коксохимические 

заводы поставили металлургическим 

предприятиям Украины 

8,45 млн т кокса, что на 4% больше, 

чем в январе–июле 2009 г., но на 8% 

меньше балансовой потребности. 

При этом они использовали около 

10,6 млн т коксующихся углей 

украинской добычи (– 1%), а импортировали 

около 5,5 млн т коксующихся 

углей (+ 46%). Необходимо 

отметить, что с начала года Украина 

импортировала 179 тыс. т кокса, тогда 

как в январе–июле 2009 г. – только 

8 тыс. т. 

♦ 

Первый заместитель председателя 

ЦК профсоюза металлургов и 

горняков Украины (ПМГУ) С. Комышев 

заявил, что профсоюз (в нем 

состоят ~ 600 тыс. чел.) обеспокоен 

массовым выводом руководством 

металлургических предприятий 

работников вспомогательных профессий 

в подрядные организации. 

Работников низкооплачиваемых 

специальностей «выводят за проходную, 

а кажется, что растет средняя 

зарплата на металлургических 

предприятиях». Например, по Криворожью 

за 2–2,5 года потеряно 

около 10 тыс. работников в металлургии, 

то же самое происходит в 

Донецком регионе. При этом вывод 

работников из штата в частные 

предприятия, общества с ограниченной 

ответственностью и частные 

агентства занятости проводят почти 

все крупные металлургические предприятия 

разных собственников. По 

словам С.Комышева, активно выводят 

персонал «за проходную» «Метинвест 

Холдинг», «Интерпайп», 

«Интерпайп НТЗ», Полтавский 

ГОК, предприятия «ЕврАза» и др. 

По мнению ПМГУ, выведенные из 

штата работники, уволившиеся по 

собственному желанию, а в новой 

компании работающие по срочным 

договорам, лишаются льгот, обусловленных 

действием коллективных 

договоров на металлургических 

предприятиях, «горячего» и «вредного» 

стажа, оздоровления себя и 

детей. По данным профсоюза, чаще 

всего из штата металлургических 

заводов выводят работников службы 

выгрузки, путевого хозяйства, 

охранных, социально-бытовых и 

автотранспортных служб, но начали 

выводить и таких, как термисты, 

крановщики и др. Например, в 

Донецкой обл. недавно образовано 

агентство занятости «Азов», в котором 

около 5 тыс. чел. работают по 

срочным договорам. Сначала здесь 

были в основном работники «Азовстали» 

и ХТЗ, а недавно пришли 

еще 3 тыс. чел. С.Комышев отметил, 

что «выведение части персонала 

из штата позволяет предприятиям 

«рапортовать» о повышении уровня 

средней зарплаты, не увеличивая 

при этом фонд оплаты труда ни на 

копейку». 

♦ 

Исполнительный вице-прези 

дент компании ArcelorMittal 

А-П. Лафарж считает, что идея пуска 

Криворожского ГОКа окисленных 

руд (КГОКОР) не более чем иллюзия, 

от которой правительство Украины 

не может избавиться, несмотря на 

то, что есть другие более экономи- 

чески эффективные пути решения 

проблемы переработки окисленных 

руд. Он называет проект возрождения 

КГОКОРа устаревшим и вряд 

ли имеющим перспективы. А планы 

правительства не дают возможности 

украинским предприятиям самостоятельно 

развивать технологии обогащения 

собственных окисленных 

руд. По его мнению, проблема заключается 

в том, что, согласно украинскому 

законодательству, предприятие 

может использовать только 

половину добытой железной руды, 

остаток (окисленные руды) не может 

обогащать, а должно складировать 

для последующего использования 

на КГОКОРе. А если бы государство 

позволило горно-металлургическим 

предприятиям инвестировать средства 

в развитие собственных технологий 

обогащения окисленных руд, 

удалось бы не только существенно 

нарастить производство, но и решить 

многие проблемы. 

♦ 

Крупнейший горно-метал лурги 

ческий холдинг Украины «Метинвест» 

в 2009 г. увеличил свою долю в 

«Азовстали» с 94,6 до 95,8%, Енакиевском 

металлургическом заводе — 

с 88,2 до 90,6%, ХТЗ — с 95,1 до 97,6% 

и Авдеевском коксохимическом заводе 

— с 79,9 до 91%. В марте 2010 г. 

доля «Метинвеста» в СевГОКе возросла 

c 41,5 до 63,3%, а в ЦГОКе — с 

49,8 до 76%. 

♦ 

Антимонопольный комитет 

Украины (АМКУ) разрешил «Метинвесту» 

приобрести контроль 

над Мариупольским металлургическим 

комбинатом им. Ильича 

и ЗАО «Ильич-Сталь» (вхождение 

«Метинвеста» в число инвесторов 

комбината его акционеры подержали 

1 июля). По мнению АМКУ, 

объединение компаний окажет существенное 

влияние на развитие металлургии 

Украины, которая получит 

мощного игрока на внешних рынках. 

После объединения доля «Метинвеста» 

составит 75%, а 25% останутся 

под контролем комбината во главе 

с его руководителем В.Бойко. По 

его словам, объединение с компанией 

Р.Ахметова защитит комбинат 

от недружественного поглощения. 

Следует отметить, что объединению

предшествовал скандал с появлением 

российской компании, претендующей 

на акции ЗАО «Ильич-Сталь», 

владеющей комбинатом. 

♦ 

Компания «Велта» (г. Днепропетровск), 

созданная в 2000 г. и специализирующаяся 

на производстве 

титанового шлака, чугуна и другой 

продукции, приступила к строительству 

ГОКа на Бирзуловском рассыпном 

месторождении ильменита 

(Кировоградская обл.). До конца 

года намечено завершить строительство 

обогатительной фабрики, 

дорог и ЛЭП; обустроить хозяйственный 

двор с электроподстанцией, 

административно-бытовым 

комплексом и мастерскими. Напомним, 

что в 2002–2006 гг. «Велта» за 

собственные средства провела детальную 

разведку и подсчет запасов 

этого месторождения, а в июне 

2007 г. получила разрешение на его 

промышленную разработку (добычу) 

сроком на 20 лет. 

♦ 

ОАО «АрселорМиттал Кривой 

Рог». Генеральным директором комбината 

стал Р. Старков (41 год), который 

(в отличие от своего предшественника 

Ж.Р.Жуэ) не имеет опыта 

работы в металлургическом бизнесе. 

Ж.Жуэ, возглавлявший комбинат с 

2008 г., покинул компанию «АрселорМиттал». 

♦ 

ОАО «Енакиевский металлургический 

завод» (ЕМЗ). В 2011 г. 

планируется начать строительство 

новой аглофабрики в составе одной 

агломашины мощностью 4,5 млн т/ 

год скипового агломерата (поставщик 

основного технологического 

оборудования – компания Siemens– 

VAI (Германия–Австрия). 

♦ 

ОАО «Полтавский ГОК» 

(ПГОК). В 2010 г. планируется увеличить 

общее производство окатышей 

до 9,5 млн т, что на 8,4% больше, чем 

в прошлом году. 

Компания Ferrexpo Plc планирует 

потратить на развитие Еристовского 

железорудного карьера 1,3 

млрд долл. собственных средств. 

Сначала намечено увеличить производство 

железорудных окатышей с 

текущих 9 млн т до 12 млн т к 2013 г. 

(капиталовложения – 300 млн долл.). 

Остальные инвестиции будут использованы 

для обогатительной 

фабрики и фабрики окомкования в 

следующие 3–6 лет, чтобы удвоить 

выпуск продукции и довести его до 

20 млн т/год. 

♦ 

ОАО «Ингулецкий ГОК» (Ин- 

ГОК). По словам директора по производству 

ГОКа А.Федотова, в июле 

произведено 1379 тыс. т железорудного 

концентрата, что является рекордом 

за всю историю комбината. 

КАЗАХСТАН 

В настоящее время в Республике 

реализуется 8 инвестиционных 

проектов в металлургии и металлообработке 

на общую сумму 1,33 млрд 

долл. Банк развития Казахстана инвестирует 

в металлургические проекты 

и уделяет большое внимание 

развитию сотрудничества с металлургическими 

компаниями. Например, 

финансирует проект компании 

ENRC, заключил меморандумы о 

сотрудничестве с корпорацией «Казахмыс», 

компанией НГК «Тау–Кен 

Самрук» и др. В ближайшие годы 

Банк планирует принимать участие 

в финансировании наиболее капиталоемких 

и крупных проектов по 

созданию новых металлургических 

производств в Казахстане, а также 

реконструкции и модернизации действующих. 

♦ 

ОАО «АрселорМиттал Темиртау». 

Подписан контракт с фирмой 

CVS (Турция) на поставку и монтаж 

оборудования шестиручьевой 

сортовой МНЛЗ. Ее строительство 

позволит не только увеличить мощность 

комбината с 4 до 5 млн т/год 

стали, но также выпускать качественный 

сортовой прокат (арматуру, 

уголки, швеллеры и тавровый 

профиль). Новая МНЛЗ позволит 

обеспечить сортопрокатный цех, 

введенный в эксплуатацию в 2008 г., 

собственными квадратными заготовками, 

которые ранее закупали в 

Украине и России. Реализация проекта 

рассчитана на 12 мес. «АрселорМиттал» 

и CVS уже имеют положительный 

опыт плодотворного 

сотрудничества, но в Казахстане это 

— первый совместный проект. 


♦ 

Eurasian Natural Resources 

Corp. (ENRC). Исполнительным 

директором Казахстанской горнодобывающей 

корпорации назначен 

Дж.Кокрейн (в ENRC он с февраля 

2001 г.). Его также назначили коммерческим 

директором, оставив директором 

по продажам и маркетингу, 

и теперь он будет еще отвечать за 

подразделение логистики. 

БЕЛОРУССИЯ 

РУП «Речицкий метизный завод». 

Начат монтаж оборудования 

линии горячего оцинкования, что 

позволит наносить цинковое покрытие 

на крупногабаритные металлоконструкции, 

круглые и профильные 

трубы длиной до 12,5 м в объеме до 

2,5 тыс. т/мес. Ее пуск намечен в начале 

2011 г. 

МОЛДАВИЯ 

ОАО «Молдавский металлургический 

завод» (ММЗ). В начале 

августа прекращено производство 

стали и проката, что поставило под 

угрозу экономическую безопасность 

12 тыс. работников завода и членов 

их семей. По словам министра экономики 

Приднестровья Е.Черненко, 

сложная ситуация на ММЗ вызвана 

не только кризисом, но необходимостью 

возвращать льготные кредиты, 

предоставленные властями Приднестровья 

в 2009 г. в рамках антикризисной 

программы (долги превышают 

10 млн долл.). 

АРМЕНИЯ 

ОАО «Арменал». Генеральным 

директором фольгопрокатного завода 

назначен В.Синельников (47 лет), 

ранее работавший директором по 

производству САЯНАЛа. Он сконцентрируется 

на задачах, связанных с 

совершенствованием системы управления 

предприятием, повышением 

эффективности производства, улучшением 

технологических процессов, а 

также внедрением современных практик 

в области экологии, охраны труда 

и промышленной безопасности. 

По страницам российских 

и зарубежных газет и журналов 

в августе 

Подготовил А.М.Неменов 

2 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

2 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 

ПРОФЕССИОНА ЛЬНАЯ ПОДГОТОВК А 

ГОДУ УЧИТЕЛЯ ПОСВЯщАЕТСЯ 

ПЕРЕОРЕНТАЦИЯ СИСТЕМЫ СРЕДНЕГО ПРОфЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ — 

ТРЕБОВАНИЕ ВРЕМЕНИ 

настоящее время идет переориентация системы 

В образования на новые ценности. На современном 

этапе выпускник должен стать конкурентоспособной 

личностью, что предполагает высокий уровень общего 

развития, владения коммуникативными умениями, 

высоким профессионализмом, умениями принимать 

самостоятельные решения, нестандартно мыслить и 

адаптироваться к изменяющимся условиям. Не будет 

преувеличением сказать, что наша страна сегодня уверенно 

входит в мировое информационное пространство, 

на смену индустриальному пришло общество 

информационное. Стремительное развитие инфокоммуникационных 

технологий стало одной из главных 

примет нашего времени. 

Несмотря на кажущийся консерватизм педагогического 

сообщества, его лицо меняется. Новое время 

предъявляет новые требования: преподаватель 

из лектора, основными орудиями которого являлись 

доска, мел и, в лучшем случае, проектор, превращается 

в специалиста, свободно владеющего современной 

мультимедийной техникой, способного не 

только использовать, но и создавать интерактивные 

учебные пособия. Потоки поступающей сегодня 

информации посредством различных СМИ, в том 

числе Интернета и других технологий, обязывают 

преподавателей не только быть в курсе последних 

достижений науки и техники, но и научить студентов 

грамотному поиску и отбору нужной информации. 

Именно такие изменения в профессиональной 

деятельности преподавателей продемонстрировали 

участники конкурса «Преподаватель года» (далее — 

Конкурс), заключительный этап которого проходил 

в государственном образовательном учреждении 

среднего профессионального образования «Московский 

политехнический колледж» (ГОУ СПО 

«МПК») 28 мая 2010 г. 

Конкурс педагогов «Преподаватель года» проводится 

Ассоциацией учебных заведений металлургического 

профиля при поддержке методических служб 

образовательных учреждений. Конкурс является 

общероссийским и проводится с 1999 г. с целью повышения 

интереса педагогов к профессиональному и 

личностному самосовершенствованию. 

В конкурсе могут принять участие педагоги, работающие 

в образовательных учреждениях СПО всех 

типов и видов. Задачи Конкурса: 

– поддержка и стимулирование инновационной 

педагогической деятельности преподавателей; 

– оказание преподавателям методической поддержки; 

– развитие творческого потенциала, повышение 

профессионального мастерства педагогических работников. 

В 2010 г. в конкурсе приняли участие педагоги, 

работающие в образовательных учреждениях среднего 

профессионального образования России. Конкурс 

проводился в три тура: I тур — внутри колледжей 

(февраль−март 2010 г.); II тур — региональный конкурс 

преподавателей-победителей I тура (март−апрель 

2010 г.), III тур — финальный общероссийский конкурс 

преподавателей-победителей II тура состоялся в ГОУ 

СПО «МПК» (май 2010 г.). 

Программа I и II туров включала творческую самопрезентацию, 

защиту педагогической концепции, а 

также представление авторской методической разработки 

по проблемам внедрения современных педагогических 

подходов и технологий. 

Заключительный III тур включал в себя три этапа: 

1-й — «Педагогическое кредо» (защита педагогической 

концепции); 2-й — «Жизнь замечательных идей» 

(представление авторской методической разработки); 

3-й — проведение круглого стола по актуальным вопросам 

обучения и воспитания студентов в формате 

«Брейн-ринга». 

На заключительный — третий — этап съехались 

представители учебных заведений практически всех 

регионов Российской Федерации: от Новокузнецка 

до Череповца, всего 10 преподавателей − как общеобразовательных 

дисциплин (Ю.Б. Буров из г. Златоуста, 

Е.Н. Муравлева из Москвы, ГОУ СПО «МПК», 

Е.В. Скачкова из г. Череповца, И.В.Фадеева, представляющая 

Выксунский металлургический техникум, 

Е.А. Шелепаева из Новотроицка), так и специальных 

дисциплин (Я.Л. Дмитриева из ГОУ СПО «Каменск- 

Уральский политехнический колледж», А.В. Пай из 

Новокузнецка, И.Г. Подрезова из ФГОУ СПО «Семилукский 

государственный технико-экономический 

колледж», Е.Н. Прокудина из Новокузнецка, 

Н.Ю. Слюсарь из Липецка). 

Проведение Конкурса — событие большое, готовятся 

к нему основательно. Ведь именно в наших 

учебных заведениях закладывается основа профессиональных 

успехов молодого поколения. Так было и в 

нашем колледже. На конкурс собралось много гостей 

в празднично оформленном зале было установлено 

современное мультимедийное и интерактивное оборудование. 

На открытии под звуки мелодии «Школьного вальса» 

по сцене, как по воздуху, «летала» юная девушка, 

создавая образ УЧИТЕЛЯ. 

Председателем Конкурса традиционно является 

д-р эконом. наук, проф., Ю.Н. Царегородцев, человек, 

отдавший металлургической отрасли большую часть 

своей профессиональной и педагогической деятельности. 

Среди членов жюри — Т.Д.Лагерова, представитель 

Горно-металлургического профсоюза России,

М.Н.Сулханов, исполнительный директор Ассоциации 

учебных заведений металлургического профиля, 

помощник депутата Государственной Думы РФ Комитета 

по образованию, А.П.Филатов, бессменный 

член жюри всех Конкурсов, в настоящее время заместитель 

директора ГОУ СПО «МПК» по информатизации 

учебного процесса, представители сетевых 

организаций Департамента образования Москвы, 

учебных заведений среднего профессионального образования. 

Работа преподавателей оценивалась по многим 

критериям, среди которых: умение установить контакт 

с аудиторией, представить свои интересы и увлечения, 

умение создать благоприятный имидж профессии 

преподавателя, владение педагогическим тактом, 

культурой речи, общая эрудиция, креативность. 

При защите педагогической концепции критериями 

оценки были: актуальность и перспективность, научность, 

аргументированность, свободное владение 

современной педагогической терминологией, творческий 

характер приёмов и методов обучения и воспитания, 

авторский «почерк» преподавателя, эффективность 

применения педагогических технологий в 

образовательной деятельности, ораторское искусство 

(яркость и выразительность речи, образность, логика 

изложения) и др. 

Во время подведения итогов Конкурса, конкурсанты 

и гости учебного заведения имели возможность 

ознакомиться с высокотехнологичным оборудованием, 

представленным в учебных лабораториях и мастерских 

ГОУ СПО «МПК» и позволяющим проводить 

ПРОФЕССИОНА ЛЬНАЯ ПОДГОТОВК А 

образовательный процесс на самом высоком уровне. 

Присутствующие отметили инновационный характер 

учебного заведения, принимающего Конкурс. 

Преподаватели продемонстрировали активность 

в самых различных сторонах педагогической работы 

— от здоровьесберегающих технологий (преподаватель 

физической культуры Е.А.Шелепаева), до высокотехнологичного 

оснащения прокатного производства 

(преподаватель специальных дисциплин металлургического 

профиля Н.Ю.Слюсарь). 

Особенно хочется отметить преподавателя 

Е.Н. Прокудину. Психолог по образованию, она, помимо 

основной работы, стала инициатором создания 

центра сопровождения студентов, и в настоящее время 

успешно руководит востребованным сегодня направлением 

социальной и профессиональной адаптации 

студентов и выпускников. Колледж будет с большой 

теплотой вспоминать ее еще и потому, что она написала 

и посвятила ГОУ СПО «МПК» свои стихи. 

Первое место среди преподавателей специальных 

дисциплин заняла Н.Ю.Слюсарь, среди преподавателей 

общеобразовательных дисциплин — преподаватель 

ГОУ СПО «МПК» Е.Н.Муравлева. 

Богатство впечатлений, широкий диапазон знаний, 

умение использовать современные ИКТ помогают 

преподавателям реализовывать себя при работе с 

подрастающим поколением. 

А.М.Петрова, канд. эконом. наук, 

Заслуженный учитель РФ, 

С.А.Петрова 

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

период с 27 по 29 сентября 2010 г. в рамках празд- 

В нования 80-летия Национального исследовательского 

технологического университета «МИСиС» при 

поддержке Министерства образования и науки РФ 

проведена Международная конференция с элементами 

научной школы для молодежи «Энергосберегающие 

технологии в металлургической промышленности» 

в рамках V международной научно-практической 

конференции «ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНО- 

ЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Печные агрегаты. 

Экология. Безопасность технологических процессов». 

Цель мероприятия – эффективное освоение молодыми 

исследователями и преподавателями научных и 

методических отечественных и мировых достижений 

в сфере энергосберегающих технологий в металлургической 

промышленности. 

Тематика конференции в соответствии с современными 

тенденциями развития представлена следующими 

основными проблемно-тематическими направлениями: 

• современные энергосберегающие и энергоэффективные 

технологии в промышленности и энергетике; 

• плавильные, нагревательные и термические печные 

агрегаты черной и цветной металлургии, машиностроения, 

производства огнеупоров и строительных 

материалов; 

• технологическое оборудование, приборы контроля 

и средства автоматического управления; 

• безопасность технологических процессов и экология 

промышленного производства; 

• математическое моделирование теплофизических 

процессов; 

• информационные технологии, управление проектами 

(Project Management); 

• проблемы подготовки высококвалифицированных 

кадров. 

Одновременно с конференцией прошла традиционная 

выставка «Печестроение: конструкции, оборудование, 

огнеупоры, приборы, АСУ ТП». 

В этом номере журнала «Металлург» 

мы публикуем цикл статей на основе докладов 

конференции. 

2 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

2 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 

БЕЗОПАСНОС ТЬ В ОТРАС ЛИ 

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮщИЕ ТЕХНОЛОГИИ 

УДК 614.84:621.762.01 

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ» ДЛЯ АНАЛИЗА ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН 

ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ В ЛИТЕЙНО-ПРОКАТНОМ КОМПЛЕКСЕ 

ООО «ОМК-СТАЛЬ» в г. ВЫКСА 

© Мастрюков Борис Степанович, д-р техн. наук, проф.; Фомичева Олеся Андреевна 

Научно-исследовательский технологический университет «МИСиС». Россия, Москва. E-mail: Fomichevaoa@misis.ru 


Произведена оценка опасности литейно-прокатного комплекса ООО «ОМК-Сталь» при помощи метода «дерево отказов». Определена 

вероятность остановки как ЛПК в целом, так и его отдельных структурных подразделений. С использованием критерия Фусселя–Везели 

выявлены наиболее значимые предпосылки, на основе которых были разработаны рекомендации по снижению вероятности 

наступления головного события. 

Ключевые слова: дерево отказов; критерий Фусселя–Везели; безопасность металлургического производства. 

Процессы анализа и оценки риска имеют своей целью 

уменьшение вероятности аварий и связанных 

с ними человеческих потерь. Для моделирования 

опасных происшествий часто используют диаграммы 

причинно-следственных связей типа «дерево отказов». 

Целями такого моделирования являются выявление 

закономерностей возникновения конкретных происшествий, 

определение вероятности их появления1 . 

Для построения дерева отказов функционирующего 

литейно-прокатного комплекса (ЛПК) в г. Выкса 

использовали результаты ранжирования структурных 

подразделений ООО «ОМК-Сталь» по степени технической 

опасности2 . 

Метод ранжирования был использован для определения 

в составе предприятия структурного подразделения, 

а в его рамках — тех участков и отделений, 

Остановка 

ДСП 

(Р = 0,413 ) 


УКП 

(Р = 0,413 ) 


ЭСПЦ 

(Р=0,756 ) 


вакууматора 

(Р = 0,055 ) 


МНЛЗ 

(Р =0,250 ) 


ЛПК 

(Р=0,928 ) 

которые играют наиболее существенную роль в формировании 

итоговой вероятности наступления нежелательного 

события, и для выявления первоочередных 

организационных и технических мероприятий с 

целью максимального снижения уровня риска на данных 

участках. Количество баллов для каждого фактора 

опасности определяли методом экспертных оценок 22 

эксперта — работники ЛПК. Существенный вклад в 

уровень опасности ЛПК внесли: 

– электросталеплавильный цех (ЭСПЦ); 

– листопрокатный цех (ЛПЦ). 

Структурная модель дерева отказов ЛПК приведена 

на рис. 1. 

В ЭСПЦ были выделены следующие структурные 

единицы (для каждой из них построено дерево отказов 

с нахождением итоговой вероятности наступления не- 


туннельной 

печи 

(Р = 0,180 ) 

Выход из 

строя 

черновой 

группы 

клетей 

(Р = 0,230 ) 


ЛПЦ 

(Р=0,706 ) 


передаточногоподогреваемого 

рольганга 

(Р =0,180 ) 

Рис. 1. Структурная модель дерева отказов ЛПК (P – вероятность события) 

Выход из 

строя 

чистовой 

группы 

клетей 

(Р = 0,354 ) 

Сбой в 

работе участка 

смотки и 

обвязки 

рулонов 

(Р = 0,120 ) 

1 Хенли, Э.Д., Кумамото, Х. Надежность технических систем и оценка риска: Пер. с англ. – М. : Машиностроение, 1984. – 528 с. 

2 Мастрюков, Б.С., Ряузова, В.В., Фомичева, О.А. и др. Оценка потенциальной опасности подразделений литейно-прокатного комплекса 

ООО «ОМК-Сталь» в г. Выкса // Металлург. – 2009. – № 7. – С. 27–30.

желательного события): дуговая сталеплавильная печь 

(ДСП); установка ковш-печь; двухкамерный вакууматор; 

машина непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). 

В ЛПЦ выделены следующие структурные единицы 

(для каждой из них построено дерево отказов с 

нахождением итоговой вероятности наступления нежелательного 

события): туннельная печь; участок черновой 

группы клетей; передаточный подогреваемый 

рольганг; участок чистовой группы клетей; участок 

смотки и обвязки рулонов. 

В качестве примера приведена структурная модель 

дерева отказов для участка смотки и обвязки рулонов 

(рис. 2). 

События дерева, соединенные логическим условием 

«И», объединяются по принципу их перемножения, 

при этом считается, что параметр головного события 

рассчитывается как произведение из n параметров 

предпосылок (сомножителей): 

События дерева, соединенные логическим условием 

«ИЛИ», объединяются по принципу логического 

сложения, а их соответствующие параметры образуют 

следующую алгебраическую зависимость: 

Зная вероятности исходных предпосылок, по формулам 

(1) и (2) можно определить вероятности предпосылок 

второго и первого уровня, а затем определить 

вероятность появления головного события. 

Перекос 

опорных 

валков 

702 

Снижение 

скорости 

смотки 

703 

Сбой в работе 

подпольной 

моталки 

704 

Выход 

из строя 

формирующих 

роликов 

705 

706 

Сползание 

витков с 

рулона 

707 


снимателя 

рулона 

708 

709 


транспортера 

710 

711 

712 

713 

(1) 

(2) 

Сбой в работе 

участка смотки и 

обвязки рулона 

Выход из строя 

машины обвязки 

рулона по окружности 


расхода 

сжатого 

воздуха 

Выход 


насоса 

714 

715 


Таблица 1. Результаты расчета вероятностей 

остановок ЭСПЦ 

Описание событий Вероятность события 

Промежуточные события 

Остановка ДСП 0,413 

Остановка УКП 0,413 

Остановка МНЛЗ 0,250 

Остановка вакууматора 0,055 

Нежелательное конечное событие 

Остановка ЭСПЦ 0,756 


остановок ЛПЦ 

Результаты расчетов величин вероятностей остановок 

основных структурных подразделений ЛПК 

представлены в табл. 1 и 2. 

716 

717 

Выход из строя 

машины для 

радиальной обвязки 


расхода 

сжатого 

воздуха 

Выход 


насоса 

718 

719 

720 

721 

Смещение 

ленты 

Излишнее 

натяжение 

ленты 

Рис. 2. Дерево отказов участка смотки и обвязки рулонов 

Вероятность 

Описание событий 

события 


Выход из строя участка чистовой 

0,354 

группы клетей 

Выход из строя участка черновой 

0,230 

группы клетей 

Остановка передаточного 

0,180 

подогреваемого рольганга 

Остановка туннельной печи 0,180 

Сбой в работе участка смотки и 

0,120 

обвязки рулонов 


Остановка ЛПЦ 0,706 

722 

Остановка цепного 

конвейера для рулона 

Неправильная 

сшивка 

ленты 

723 

Повреждениепередаточных 

звеньев 

цепи 

Перегрев 

подшипника 

724 

725 

Осевое 

смещение 

валков 

727 

726 728 

729 

2 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

2 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



остановок ЛПК 

Описание событий Вероятность события 


Остановка ЭСПЦ 0,756 

Остановка ЛПЦ 0,706 


Остановка ЛПК 0,928 

Как видно из данных табл. 1, вероятность остановки 

ЭСПЦ составила 0,756, причем к достижению указанной 

величины с наибольшей вероятностью может 

привести остановка ДСП и УКП. 

Как видно из данных табл. 2, вероятность остановки 

ЛПЦ составила 0,706, причем к достижению указанной 

величины с наибольшей вероятностью может 

привести выход из строя участка чистовой группы 

клетей, в связи с наличием большого количества оборудования 

на данном участке. 

Таким образом, общая вероятность остановки всего 

комплекса составила 0,928, т.е. примерно один раз в 

год (табл. 3). 

Из данных табл. 3 видно, что наибольший вклад в 

появление нежелательного конечного события вносят 

оба цеха практически в равных долях. 

Для определения наиболее узких мест, с наибольшей 

вероятностью влияющих на вероятность 

остановки установки (отделения, цеха), использовали 

критерий Фусселя–Везели. Значение этого критерия, 

определяемое при условии не возникновения исследуемого 

происшествия до момента реализации исходной 

предпосылки, рассчитывается по следующим 

формулам: 

(3) 

где Pi(τ), Q(τ) — вероятности наступления предпосылок 

и возникновения головного события дерева 

отказов за некоторое время τ; Рk * (τ), n — вероятности 

событий, принадлежащих конкретному мини- 

(4) 

мальному сочетанию, и число таких событий в этом 

сочетании. 

Расчетом значимости и критичности предпосылок 

по формулам (3), (4) установлено, что наиболее значимым 

является сочетание двух исходных событий: отказ 

предохранительной арматуры и ошибка оператора 

(I FV = 0,04); чуть менее значимым является сочетание 

следующих предпосылок: отказ предохранительной арматуры 

и отказ измерительных приборов (I FV = 0,0377); 

далее по убыванию идет сочетание: несоответствие 

подшипника условиям эксплуатации и отказ датчика 

контроля температуры подшипника (I FV = 0,031). 

С использованием полученных значений критериев 

значимости и критичности были разработаны рекомендации 

по проведению необходимых мероприятий 

(отбор персонала, периодичность контроля предохранительной 

арматуры и т.д.), способствующих повышению 

безопасности производства. 

Результаты расчетов на основе дерева отказов 

ЛПК позволили выявить так называемые «слабые 

звенья» в каждом из структурных подразделений. В 

ЭСПЦ — это ДСП и УКП. Для ЛПЦ наибольшую опасность 

представляют участки чистовой группы клетей 

ввиду наличия большого числа оборудования. 

Таким образом, результаты качественного и количественного 

анализов возможного возникновения 

аварии позволили: 

– определить вероятность остановки ЛПК, которая 

составила Р = 0,928, что является неприемлемым 

уровнем опасности; 

– выделить две ветви прохождения сигнала к головному 

событию (ЭСПЦ, ЛПЦ); 

– определить значимость и критичность предпосылок 

наступления нежелательных событий с использованием 

критерия Фусселя–Везели; 

– выделить наиболее значимые предпосылки для 

разработки рекомендаций по снижению вероятности 

наступления головного нежелательного события; 

– разработать рекомендации, направленные на 

предотвращение возникновения аварий на ЛПК. 

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы 

создания и развития НИТУ «МИСиС». 

APPLICATION OF THE “FAULT TREE” METHOD FOR THE ANALYSIS 

OF POSSIbLE REASONS OF EMERGENCIES OCCURRENCE 

IN CASTING‑ROLLING COMPLEx «OMK‑STEEL» IN VYKSA 

© Mastryukov B.S., PhD, prof.; Fomicheva O.A. 

The estimation of danger of foundry-rolling complex «OMK-Steel» by means of Fault Tree analysis was made. The probability 

of shutdown of foundry-rolling complex as a whole was defined. With the use of Fusselja–Vezeli criterion the most 

significant preconditions were revealed on the basis of which recommendations on decrease of likelihood of head event 

occurrence would be developed. 

Keywords: Fault Tree analysis; Fusselja–Vezeli criterion; safety of metallurgical manufacture.

УДК 669.162.2:004.94 

КОМПЛЕКС МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ 

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЕЙ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 

Период экономического финансового кризиса характеризуется 

нестабильным спросом на металлопродукцию, 

изменением условий снабжения предприятий 

железорудными материалами и коксом, а также изменением 

цен на сырье и железнодорожных тарифов. В связи 

с этим условия работы доменных цехов существенно 

изменились. Эти изменения приводят к необходимости 

частых перешихтовок и периодической остановке печей 

и переводу их на тихий ход. В настоящее время все более 

очевидной становится роль алгоритмов и компьютерных 

программ для решения комплекса технологических задач 

в области металлургии MES-уровня (Manufacturing 

Execution Systems — системы управления технологией, 

производственными процессами) автоматизированных 

информационных систем. Современные принципы построения 

и реализации информационно-моделирующих 

систем, вопросы исследования и математического моделирования 

доменного процесса, разработка соответствующего 

программного обеспечения обобщены нами 

ранее в работах [1–4]. Ниже представлены разработанные 

математические модели, алгоритмы и компьютерные 

программы для решения комплекса технологических 

задач в области доменного производства MES-уровня. 

Применение алгоритмов и программного обеспечения 

проиллюстрировано на примере крупнейшего в России 

доменного цеха ОАО «ММК», имеющего современную 

организационно-производственную структуру. Кроме 

того, на комбинате квалифицированно применяются 

перспективные решения по управлению технологией доменной 

плавки, созданы и постоянно совершенствуются 

самые современные в отечественной черной металлургии 

информационно-моделирующие системы. 

Подсистема управления комплексом доменных печей 

при изменении конъюнктуры рынка железорудного 

сырья и кокса. Программное обеспечение системы выбора 

поставок сырья и оптимального состава шихты в 

НАУК А ТЕХНИК А ПРОИЗВОДС ТВО 

© Спирин Николай Александрович, д-р техн. наук; Лавров Владислав Васильевич, канд. техн. наук; 

Бурыкин Андрей Александрович 

Уральский государственный федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина. 

Россия, Екатеринбург. E-mail: spirin@mail.ustu.ru 

Рыболовлев Валерий Юрьевич, канд. техн. наук; 

Краснобаев Алексей Викторович, Косаченко Иван Ерастович 

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Россия, Магнитогорск 



Представлены разработанные математические модели, алгоритмы и компьютерные программы для решения комплекса технологических 

задач в области доменного производства для MES-уровня автоматизированных информационных систем. Разработанное 

программное обеспечение можно рекомендовать для управления доменной плавкой в реальном времени, для создания автоматизированных 

рабочих мест инженерно-технического персонала, для решения комплекса стратегических задач при планировании производства, 

поставок железорудного сырья, топлива, оптимального управления энергоресурсами металлургических предприятий. 

Ключевые слова: системы управления технологией и производственными процессами; MES-уровень; модельная система поддержки 

принятия решений; доменная печь; технологические задачи в металлургии. 

аглодоменном производстве, разработанное для АРМ 

инженерно-технологического персонала доменного цеха, 

управления технологией, для исследовательских центров 

металлургических предприятий, представляет собой 

комплекс информационно связанных интерактивных 

(диалоговых) программных модулей, объединенных в общую 

оболочку, и включает в себя следующие модули: 

• формирования набора данных о фактических параметрах 

работы доменной печи (или цеха в целом); 

• определения комплекса расчетных параметров и 

оценку состояния процесса в базовый период; 

• формирования набора данных о работе доменной 

печи (цеха в целом) при планировании производства, 

прогноза изменения показателей работы отдельных печей 

и цеха в целом; 

• определения комплекса расчетных параметров состояния 

процесса при колебаниях топливно-сырьевых 

условий их работы, а также при изменении параметров 

плавки и требований, предъявляемых к продуктам плавки 

по химическому составу; 

• визуализации: отображения в табличном и графическом 

видах показателей работы доменного цеха за 

период, указанный пользователем при загрузке данных; 

сопоставительный анализ работы доменных печей; 

• диагностики газодинамического, шлакового и теплового 

режимов работы доменной печи (цеха в целом) 

в различные периоды. 

В подсистеме предусмотрена многовариантность 

моделирования проектного периода. В общем случае 

рациональный режим доменной плавки при изменении 

поставок железорудного сырья для доменных печей, железорудных 

компонентов аглошихты, а также при изменении 

свойств кокса обеспечивается многовариантной 

корректировкой: 

• состава железорудной части агломерационной 

шихты; 

2 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

3 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


• расхода флюсов (известняка, доломита) на агломерационную 

шихту; 

• расхода флюсов (известняка, кварцита и т.п.) на доменную 

шихту; 

• соотношения компонентов железорудной части доменной 

шихты; 

• дутьевых параметров и параметров комбинированного 

дутья; 

• любой комбинации указанных вариантов. 

Предусмотрена возможность решения задачи выбора 

оптимального состава доменной (агломерационной) 

шихты. Математически решение этой задачи сводится 

к нелинейному математическому программированию. В 

программном обеспечении предусмотрены следующие 

варианты целевых функций: 

• минимальная вязкость доменного шлака конечного 

состава при заданной температуре; минимальное содержание 

серы в чугуне; 

• минимальный удельный расход кокса и максимальная 

производительность; 

• свертка указанных критериев с возможностью настройки 

массовых коэффициентов. 

Дополнительно вводятся ограничения на параметры, 

при этом задаются коридоры значений: 

• вязкости шлака при заданной температуре и содержании 

серы в чугуне; 

• основности агломерата и шлака; 

• степени уравновешивания шихты; 

• массовых долей отдельных компонентов доменной 

и агломерационной шихты, расхода флюсующих добавок. 

При формировании набора данных о работе печи в 

базовом периоде исходная информация о параметрах и 

показателях процесса автоматически считывается из базы 

данных. Решение задачи прогноза показателей работы печи 

позволяет в диалоговом режиме оценить изменение ее показателей 

при колебаниях топливно-сырьевых условий, а 

также при изменении параметров плавки и требований, 

предъявляемых к химическому составу продуктов плавки. 

Подсистема оптимального распределения топ ливно-энергетических 

ресурсов. Программное обеспечение 

компьютерной системы поддержки принятия решений 

предназначено для решения задач оптимального распределения 

инжектируемого топлива и технологического 

кислорода между печами доменного цеха. При постановке 

задачи оптимизации в качестве цели в зависимости 

от конкретных условий работы цеха могут задаваться 

различные критерии, в частности, максимальный экономический 

эффект от использования комбинированного 

дутья, максимальная экономия кокса и т.д. В силу невозможности 

создания в настоящее время полной математической 

модели, учитывающей все сложности доменного 

процесса, наиболее пригодным для решения задачи 

анализа показателей работы печи оказались принципы 

единства натурно-математического моделирования и 

эвристической (экспертной) оценки. При таком подходе 

основой модели являются натурные (реальные) объекты 

в их тесном сопряжении с математическими моделями, 

описывающими только основные явления доменного 

процесса, а отдельные параметры, не поддающиеся стро- 

гой формализации, задаются методом экспертной оценки. 

В системе учитываются различные виды ограничений: 

на работу цеха в целом — связанные с ограниченностью 

имеющихся ресурсов (природного газа, кислорода, кокса), 

с необходимостью выполнения плана по выплавке 

чугуна, а также технологические, индивидуальные, обусловленные 

различием в конструктивных и режимных 

параметрах каждой из печей цеха. При выборе основных 

ограничений использовали физическое обоснование и 

классификацию лимитирующих факторов при инжекции 

топлива и обогащении дутья кислородом, основанные на 

закономерностях тепло- и массообмена и газодинамики в 

современной доменной плавке. 

Разработанное и внедренное в производство программное 

обеспечение позволяет решать задачи оптимального 

распределения природного газа и технологического 

кислорода в следующих технологических ситуациях: 

• в случае изменения свойств проплавляемого сырья, 

режимных параметров работы печей, входящих в 

рассматриваемую группу; 

• при сохранении и изменении объема ресурсов по 

расходу природного газа и/или технологического кислорода 

для цеха в целом; 

• при изменении требований задания на объем выплавляемого 

комплексом доменных печей чугуна и ресурса 

по объему кокса; 

• при изменении конъюнктуры рынка, т.е. требований 

обеспечения максимальной экономии кокса, максимального 

объема производства чугуна, экономичности 

работы комплекса печей, минимальных цен на топливноэнергетические 

ресурсы и т.п. 

Подсистема анализа и прогнозирования производственных 

ситуаций доменного цеха, программный комплекс 

которой включает в себя следующие модули: 

– сбора, первичной обработки и хранения данных. 

На данном этапе происходит заполнение базы данных исходными 

параметрами, необходимыми для анализа; 

– визуализации данных о работе доменных печей, 

обеспечивающей построение трендов по указанным параметрам 

в любой комбинации за выбранный временной 

период; 

– сопоставительного анализа работы доменных печей 

и цеха, обеспечивающего возможность сравнения 

работы цеха или печи по выбранным параметрам за заданный 

временной период; 

– формирования технического отчета о работе доменных 

печей и цеха в целом за заданные периоды их 

работы; 

– модельной поддержки принятия решений, прогнозирования 

технологических ситуаций и диагностики 

работы доменных печей для выбранного пользователем 

периода работы отдельных печей или цеха в целом: 

• расчета свойств первичного и конечного шлаков, 

обессеривающей способности конечного шлака и прогнозирования 

содержания серы в чугуне; 

• моделирования дутьевого и газодинамического режимов 

доменной плавки; 

• балансов основных элементов доменной плавки 

(Fe, S, Zn, Ti, V, CaO, Cr и щелочей).

Программный комплекс создан с использованием 

клиент-серверной технологии. На сервере с помощью 

механизма хранимых процедур производится автоматический 

сбор данных за требуемый отчетный период из 

АСУ ТП, информационных систем комбината, обработка 

и выборка данных из таблиц базы данных по запросам 

пользователей. Клиентская часть, выполненная на основе 

объектно-ориентированного подхода, реализует интерфейс 

пользователя с базой данных, обработку данных с 

использованием математических моделей шлакового, газодинамического 

и теплового режимов доменной плавки, 

выполнение расчетов показателей для анализа и прогнозирования 

производственных ситуаций работы доменных 

печей и формирование отчетной документации. 

Специализированное программное обеспечение разработанных 

информационно-моделирующих систем 

MES-уровня обеспечивает: 

• повышение экономичности выплавки чугуна благодаря 

принятию своевременных и корректных (правильных) 

решений по управлению технологией доменной 

плавки; 

• повышение культуры управления производством, 

улучшение условий труда и информированности оперативного 

и производственного персонала; 

• прогнозирование работы отдельных печей и цеха в 

целом при колебаниях сырьевых и дутьевых параметров, 

изменений конъюнктуры рынка и технического состояния 

оборудования; 

• высокий уровень интеграции системы с существующими 

производственными и корпоративными системами 

крупного металлургического предприятия; 

• предоставление инженерно-технологическому 

персоналу детализированной информации для оценки 

показателей работы, экономической эффективности процесса, 

технического состояния оборудования отдельных 

печей и цеха в целом; 

• сокращение времени поиска необходимой информации 

в результате реализации дружественного клиентского 

интерфейса; 

• формирование отчетной документации по запросу 

пользователя; 

• создание условий для последующего совершенствования 

и развития системы. 


Заключение. Опытно-промышленная эксплуатация 

программного обеспечения свидетельствует о 

корректности используемых вычислительных алгоритмов, 

возможности адаптации математических моделей 

и настройки пакетов на конкретные условия 

функционирования системы. Внедрение комплекса 

современных информационно-моделирующих систем 

позволило повысить эффективность принятия решений 

инженерно-техническим персоналом цеха в условиях 

нестабильности состава и качества проплавляемого 

железорудного сырья, топливно-энергетических 

ресурсов и при изменениях в конъюнктуре рынка. 

Разработанное программное обеспечение после соответствующей 

адаптации можно рекомендовать для 

управления технологией доменной плавки в реальном 

времени, для создания автоматизированных рабочих 

мест инженерно-технического персонала, для решения 

комплекса стратегических задач при планировании 

производства, поставок железорудного сырья, топлива, 

оптимального управления энергоресурсами для металлургических 

предприятий России. 

Работа выполнена в соответствии с Государственным 

контрактом Федерального агентства по науке и инновациям 

№ 02.740.11.0152. 


1. Спирин, Н.А. Информационные системы в металлургии 

/ Н.А.Спирин, Ю.В.Ипатов, В.И.Лобанов [и др.]. Под ред. 

Н.А.Спирина. — Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2001. — 617 с. 

2. Онорин, О.П. Компьютерные методы моделирования 

доменного процесса. / О.П.Онорин, Н.А.Спирин, В.Л.Терентьев 

[и др]. Под ред. Н.А.Спирина. — Екатеринбург, УГТУ–УПИ. 

2005. — 301 с. 

3. Спирин, Н.А. Оптимизация и идентификация технологических 

процессов в металлургии / Н.А.Спирин, В.В.Лавров, 

С.И.Паршаков, С.Г.Денисенко. Под ред. Н.А.Спирина. — Екатеринбург, 

ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2006. — 307 с. 

4. Спирин, Н.А., Ярошенко, Ю.Г. Проблемы управления 

доменной плавкой и информационно-моделирующие 

системы / Познание процессов доменной плавки. Под ред. 

В.И.Большакова и И.Г.Товаровского / Днiпропетровск : ПОРО- 

ГИ, 2006. — С. 322–344. 

COMPLEx OF MODEL SYSTEMS FOR DECISION MAKING SUPPORT FOR CONTROL 

OF bF SMELTING PROCESS 

© Spirin N.A., PhD; Lavrov V.V., PhD; Burikin A.A.; Ribolovlev V.Yu., PhD; Krasnobaev А.V.; 

Коsаchеnко I.E. 

Developed mathematical models, algorithms and computer programs aimed at solving a set of technological aspects in 

the area of blast-furnace process for the MES level of automated data level system are presented. The given software could 

be applied to operating blast-furnace process in true time mode, creating automated workplaces for engineering stuff, 

solving a set of strategic problems in manufacture planning, to efficient control of energy resources of smelters, as well as 

to supplying iron ore raw materials and fuel. 

Keywords: manufacturing execution systems; MES level; modeling system for decision making support aimed; blast furnace, 

technological problems in metallurgy. 

3 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

3 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



УДК 669.187.2:621.311 

АНАЛИЗ ЭНЕРГОБАЛАНСА И ВЫБОР РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДСП 

ОАО «МАГНИТОГОРСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ» 

© Копцев Леонид Алексеевич, канд. техн. наук 

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Россия, Магнитогорск. E-mail: lak_energo@mmk.ru 


Рассмотрены энергоемкость выплавки стали в ДСП, влияние работы ДСП на энергоемкость продукции комбината, возможности 

оптимизации энергобаланса ДСП по критерию минимума энергозатрат при условии обеспечения необходимых затрат энергоресурсов 

для выполнения технологического процесса, а также влияние различных факторов на технические и экономические показатели 

работы ДСП. Установлено, что для повышения экономической эффективности необходима многопараметрическая оптимизация режима 

работы печи в пределах каждой плавки и цеха в целом – в пределах недели, месяца. 

Ключевые слова: энергоресурсы; энергозатраты; энергобаланс; оптимизация. 

Затраты на обеспечение энергоресурсами составляют 

значительную долю себестоимости производства металлургических 

предприятий. При этом повышение качества 

и потребительских свойств продукции, снижение 

ее себестоимости относятся к важнейшим приоритетам 

их деятельности. В то же время повышение качества 

продукции может быть обеспечено только за счет дополнительного 

потребления энергоресурсов новыми современными 

агрегатами, часто без увеличения объемов 

продукции, что ведет к повышению ее энергоемкости. 

В апреле 2006 г. в ОАО «ММК» введена в эксплуатацию 

дуговая сталеплавильная печь (ДСП) емкостью 185 т 

и создан электросталеплавильный цех (ЭСПЦ). В сентябре 

того же года заработала вторая ДСП. В настоящее 

время в составе цеха имеются две ДСП, двухванный сталеплавильный 

агрегат (ДСА), пять агрегатов внепечной 

обработки и три машины непрерывной разливки стали. 

Динамика удельных затрат энергоресурсов на выплавку 

1 т стали в ЭСПЦ с учетом затрат предыдущих переделов 

(известково-доломитовое, горно-обогатительное, 

коксохимическое и доменное производства) в 2006 г. 

(с момента ввода в работу первой ДСП) приведена на 

рис. 1. Из диаграммы видно, что энергоемкость выплавки 

стали в ДСП (в ноябре–декабре составляла 4,4–4,7 

ГДж/т) в 1,5 раза выше, чем в ДСА с кислородной продувкой 

(апрель — 3,0 ГДж/т), но при этом затраты энер- 

Удельные энергозатраты, ГДж/т, стали ЭСПЦ 

20 Всего 19,2 

18 3,00 

16 

14 

12 

10 

8 16,18 

6 

4 

2 

0 

апрель 

(пуск ДСП) 

16,5 

3,60 

12,93 

12,5 12,8 12,5 

4,15 4,23 3,96 

8,40 8,62 8,48 

Затраты энергоресурсов предыдущих переделов 

Затраты энергоресурсов ЭСПЦ 

4,04 

7,65 

4,47 

4,70 

5,51 5,61 

май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь 

Рис. 1. Структура удельных затрат энергоресурсов на 

производство стали ЭСПЦ в 2006 г. 

11,7 

10,0 

10,3 

11,2 

4,38 

6,79 

горесурсов на весь цикл получения 1 т стали в ЭСПЦ 

с учетом предыдущих переделов снижаются в 1,8 раза 

— на 8,4 ГДж/т. Объясняется это значительно меньшей 

долей чугуна в шихте ДСП по сравнению с долей чугуна 

в шихте ДСА, а именно затраты энергоресурсов на производство 

извести, кокса, агломерата и в конечном итоге 

чугуна составляют около 60% энергоемкости стали ОАО 

«ММК» в целом. 

Наращивание объемов выплавки стали в ЭСПЦ 

по мере освоения оборудования определило снижение 

энергоемкости продукции комбината с 6,52 Гкал/т стали 

в 2005 г. до 5,98 Гкал/т стали в 2006 г. Наиболее значимыми 

факторами в этом процессе являются, конечно, собственно 

наращивание объемов выплавки стали и среднее 

снижение доли чугуна при выплавке стали. В качестве 

косвенной количественной характеристики последнего 

фактора может быть принято соотношение выплавки 

чугуна и стали на комбинате в целом: в 2005 г. этот показатель 

составил 848 кг/т, а в 2006 г. снизился до 781,4 

кг/т в среднем по году. 

Общее снижение энергоемкости продукции комбината 

за счет повышения загрузки ДСП целесообразно 

дополнить снижением удельных затрат энергоресурсов 

непосредственно в ЭСПЦ, повышая эффективность работы 

оборудования и совершенствуя энергобаланс цеха, 

не забывая при этом о необходимости снижения энергозатрат, 

т.е. финансовых затрат на обеспечение основного 

производства энергоресурсами. 

Динамика изменения структуры удельного энергобаланса 

ЭСПЦ за тот же период приведена в табл. 1. В 

удельных затратах энергоресурсов, а более точно, энергоемкости 

технологического процесса ЭСПЦ (на примере 

ноября), электроэнергия составляет наиболее крупную 

долю — 60,3%, природный газ — 16,4%, кислород — 9,1%. 

Доля физического тепла жидкого чугуна в структуре 

удельных затрат энергоресурсов ЭСПЦ с 24,8% в апреле 

снизилась до 6,6% в ноябре. Необходимо отметить, что в 

данных, использованных для построения диаграммы, показанной 

на рис. 1, физическое тепло жидкого чугуна во 

избежание двойного счета не учитывается, поскольку оно

Таблица 1. Структура удельного потребления энергоресурсов ЭСПЦ в 2006 г., % 

определяется потреблением первичных энергоресурсов 

(природного газа, кокса, угля) при выплавке чугуна. Расчеты 

проведены на основе методики сквозного энергетического 

анализа 1 , применяемой в ОАО «ММК» для мониторинга 

энергоемкости продукции комбината с 1996 г. 

В процессах плавления и доводки в ДСП используются 

три энергоресурса: электроэнергия, природный газ 

и кислород. Основную долю энергии, необходимой для 

расплавления шихтовых материалов и доводки расплава, 

в печь вносит, как видно из табл. 1, электроэнергия. 

Кроме того, значительную долю в энергобалансе ДСП составляет 

физическое тепло жидкого чугуна. В процессе 

работы ДСА потребляет кислород (продувка кислородом 

обеспечивает основную долю тепловыделения в период 

плавления), природный газ и пар. Также существенную 

долю тепла в ДСА вносит жидкий чугун, составляющий 

значительно большую долю в шихте ДСА по сравнению 

с ДСП. Таким образом, электроэнергия, природный газ, 

кислород и физическое тепло чугуна, составляющие в 

сумме 92,4% в энергобалансе ЭСПЦ, используются в 

технологическом процессе различных по принципу действия 

сталеплавильных агрегатов. Существовавшая в 

2006 г. система учета энергоресурсов внутри цеха не позволяла 

достоверно выделить доли каждого из основных 

технологических агрегатов в потреблении перечисленных 

энергоресурсов в структуре энергобаланса цеха. По 

соотношению же объемов выплавки стали между ДСП и 

ДСА можно сделать вывод, что доля ДСП в энергобалансе 

ЭСПЦ составляет от 75 до 80%. Таким образом, при 

оптимизации работы ДСП могут быть получены наибольшие 

результаты энергосбережения. 

Обычно энергосбережение понимают как сокращение 

физических объемов потребления энергоресурсов 

предприятием на производство единицы продукции, что 

ведет к уменьшению энергоемкости. При этом главным 

результатом предполагается снижение энергозатрат, 

т.е. финансовых затрат на покупку и выработку собственных 

энергоресурсов для обеспечения производственных 

процессов и в конечном итоге — уменьшение 

доли энергозатрат в себестоимости продукции. Такая 

постановка задачи заставляет обратить внимание на тот 

факт, что снижение финансовых затрат на обеспечение 


Энергоресурс, 

ГДж/т стали 

Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь 

Природный газ 34,2 27,1 19,0 20,5 18,3 17,2 16,5 16,4 16,4 

Электроэнергия 12,4 32,7 52,4 50,5 52,9 56,0 61,0 60,3 58,3 

Кислород 14,3 11,9 10,4 10,9 10,7 10,2 8,8 9,1 9,4 

Жидкий чугун 24,8 18,1 11,0 11,1 11,7 10,6 7,0 6,6 8,4 

Пар 6,8 4,3 2,5 2,7 2,3 2,1 2,1 2,1 2,2 

Сжатый воздух 4,7 3,4 2,5 2,4 2,2 2,0 2,4 2,4 2,5 

Техническая вода 2,5 2,3 1,9 1,7 1,8 1,7 1,5 1,6 1,5 

Прочие источники 0,2 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,6 1,5 1,5 

Всего 3,989 4,397 4,663 4,753 4,483 4,516 4,803 5,036 4,779 

энергоресурсами предприятия иногда сопровождается 

повышением энергоемкости продукции. 

С этих позиций рассмотрим структуру потребления 

энергоресурсов ДСП. С января 2007 г. организован автоматический 

учет потребляемых печами энергоресурсов, 

что дает возможность анализировать энергобаланс ДСП 

с учетом влияния некоторых технологических факторов. 

Динамика удельного энергопотребления ДСП в 2007 г. 

приведена на рис. 2. Динамика изменения удельных 

энергозатрат, т.е. финансовых затрат на обеспечение 

перечисленными энергоресурсами технологического 

процесса ДСП (рис. 3), существенно отличается от 

показателей удельного энергопотребления. Структура 

энергобаланса ДСП (по энергосодержанию) и структура 

удельных энергозатрат, т.е. энергобаланса ДСП в стоимостном 

выражении, в 2007 г. приведены в табл. 2. Необходимо 

отметить, что при формировании диаграмм 

и таблиц учитываются данные об объемах потребления 

только электроэнергии, природного газа и кислорода, 

используемых при выплавке стали в ДСП (приведение 

к одним единицам измерения энергии осуществлялось 

на основе технических коэффициентов эквивалентирования 

энергоресурсов). Энергосодержание кислорода 

определялось количеством тепла, выделяющегося при 

окислении углерода чугуна единицей объема газа. 

Структура энергобаланса в случае представления 

его в стоимостном выражении существенно меняется. 

Динамика стоимости энергоресурсов в 2007 г. (руб/ГДж) 

приведена ниже: 

1 Копцев, Л.А., Рашкин, Ф.А., Поварницын, Д.В. Сквозной энергетический анализ и подходы к оптимизации энергобаланса в ОАО 

«ММК» // Промышленная энергетика. – 2002. – № 9. – С. 5–8. 

Удельное энергопотребление, ГДж/т стали 

1,95 

1,90 

1,85 

1,80 

1,75 

1,70 

1,65 

1,932 

1,838 

1,844 

1,764 

1,925 

1,780 

январь февраль март апрель май июнь 

Рис. 2. Удельное энергопотребление ДСП в 2007 г. 

3 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

3 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Таблица 2. Структура энергобаланса ДСП в 2007 г., % 

Энергоресурс 

Январь Февраль 

Затраты энергоресурса 

Март Апрель Май Июнь 

В энергетическом выражении 

Электроэнергия 62,12 60,53 61,06 62,26 63,92 64,34 

Природный газ 8,77 9,94 10,03 7,66 8,62 8,33 

Кислород 29,11 29,53 28,91 30,08 27,56 27,33 

В стоимостном выражении 


Природный газ 2,15 2,37 2,44 1,70 1,78 1,75 

Кислород 13,15 14,71 14,79 13,14 12,69 12,47 

Таблица 3. Расчеты удельных затрат 

на производство электростали в феврале 2007 г. 

Точка 

Удельные расходы Затраты, 

(см. рис. 4) x1, кВт·ч/т x2, м руб/т 

3 /т x3, м3 /т 

И 309,03 5,45 53,3 311,57 

А 300 11,63 52 311,27 

Б 300 5 56,1 305,79 

В 283,89 19 52 307,78 

Г 283,89 5 60,6 296,22 

Д 280 19 53,1 305,47 

Е 280 5 61,7 293,91 

Ж 268,24 19 56,4 298,48 

З 268,24 5 65 286,92 

К 250 19 61,5 287,65 

Л 250 13,34 65 282,97 

М 237,62 19 65 280,29 

Удельные энергозатраты, руб/т стали 

400 

380 

360 

340 

320 

300 

280 

260 

240 

220 

200 

318,28 

311,53 

310,54 

327,50 

374,75 

341,33 

январь февраль март апрель май июнь 

Рис. 3. Удельные энергозатраты ДСП в 2007 г. 

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь 


Природный газ 40,47 40,43 40,97 41,12 40,69 40,26 

Кислород 74,41 84,47 86,13 81,10 89,65 87,52 

Очевидно, что электроэнергия — наиболее дорогой 

энергоресурс в пересчете на единицу энергии даже с учетом 

покрытия части потребности ДСП электроэнергией, вырабатываемой 

на собственных электростанциях ММК. Именно 

это обстоятельство и увеличивает к лету долю электроэнергии 

в энергобалансе ДСП в стоимостном выражении. 

Рассмотрим возможность оптимизации энергобаланса 

ДСП на основе метода линейного программирования 2 . 

Задача решается с целью снижения энергозатрат до минимально 

возможного уровня при соблюдении условия 

потребления необходимого количества энергоресурсов 

для обеспечения расплавления и доводки металла в печи. 

В качестве такого значения энергии принимаем средние 

за месяц суммарные удельные затраты энергоресурсов 

для ДСП. Это вынужденное допущение принято для того, 

чтобы упростить задачу, поскольку очевидна необходимость 

уменьшения удельных затрат энергоресурсов, однако 

это является целью сопряженной, но все же другой 

задачи. Тогда необходимые удельные затраты энергоресурсов 

определяют по следующему уравнению: 

x1k1 + x2k2 + (x3 – 2x2)k3 = Эmin, (1) 

где x1, x2, x3 — удельный расход электроэнергии (кВт·ч/т), 

природного газа (м 3 /т), кислорода (м 3 /т) соответственно; 

k1, k2, k3 — переводные коэффициенты к общим единицам 

измерения энергии электрической, природного газа и 

кислорода соответственно; Эmin — удельный минимально 

необходимый суммарный расход энергоресурсов, ГДж/т. 

При составлении уравнения (1) принято, что кислород 

расходуется на обеспечение сжигания природного газа в 

соотношении 2:1 и на окисление углерода чугуна. 

Поскольку цель работы — уменьшение энергозатрат 

на обеспечение выплавки стали в ДСП, то вторым целевым 

уравнением, безусловно, должно быть уравнение, 

определяющее удельные энергозатраты на получение 1 т 

стали, руб.: 

x1Ц1 + x2Ц2 + x3Ц3 = Зуд → min, (2) 

где Ц1, Ц2, Ц3 — цены на единицу физической величины 

электроэнергии, природного газа и кислорода соответственно, 

руб.; Зуд — суммарные удельные затраты на выплавку 

1 т стали, руб. 

Таким образом, имеются два уравнения с тремя неизвестными. 

Решение такой задачи вполне возможно 

методом линейного программирования. Для этого необходимо 

определить область допустимых решений путем 

учета и формулирования ограничений для переменных. 

Первое очевидное ограничение — условие неотрицательности 

значений переменных (потребления энергоресурсов): 

x1, x2, x3 ≥ 0. (3) 

Другие ограничения определяются пропускной способностью 

фурм, горелок: 

2 Абчук, В.А. Экономико-математические методы : Элементарная математика и логика. Методы исследования операций. – СПб. : 

Союз, 1999. – 320 с.

Таблица 4. Структура энергобаланса ДСП в 2008 г. в энергетическом выражении 

x2 ≤ 19, м 3 /т; x3 ≤ 65, м 3 /т. (4), (5) 

Дополнительное ограничение заключается в необходимости 

двукратного превышения расхода кислорода по 

отношению к природному газу: 

2x2 ≤ x3. (6) 

Нижние границы расхода природного газа и кислорода 

примем близкими к средним фактическим за февраль 

2007 г.: 

x2 ≥ 5, м 3 /т; x 3 ≥ 52, м 3 /т. (7), (8) 

В результате область допустимых решений уравнений 

(1) и (2), построенная на основе ограничений (3)–(8) 

и отвечающая условию достаточности суммарных затрат 

энергоресурсов для расплавления и доводки металла, 

приведена на рис. 4. 

Выражения (1) и (2) после преобразований и подстановки 

численных значений коэффициентов принимают 

соответственно вид 

x1 = 510,556 – 2,187x2 – 3,559x3, (9) 

Зуд = 426,763 – 0,473x2 – 2,114x3 → min. (10) 

Исследуем полученную область допустимых решений. 

Из теории математического программирования 

известно, что наилучшее решение находится на границе 

области. На рис. 4 исходный режим, характеризуемый 

средними за месяц фактическими удельными расходами 

энергоресурсов, соответствует точке И. Возможные 

решения определяются из уравнения (9) и могут быть 

представлены семейством параллельных прямых, имеющих 

наклон влево от оси ординат. Графики допустимых 

решений смещаются вправо по мере уменьшения пара- 


Ресурс 

Январь Февраль Март 

Доля ресурса, % 

Апрель Май Июнь Июль Август 

Электроэнергия 53,85 53,08 51,67 51,59 53,65 56,53 55,97 55,79 

Природный газ 9,12 8,64 8,60 8,88 9,16 10,36 11,53 11,29 

Кислород 21,28 20,89 22,07 22,19 19,73 15,90 15,55 15,02 

Лом + чугун 15,75 17,39 17,67 17,34 17,46 17,22 16,95 17,90 

Таблица 5. Структура энергобаланса ДСП в 2008 г. в стоимостном выражении 

Ресурс 

Январь Февраль Март 

Доля ресурса, % 

Апрель Май Июнь Июль Август 

Энергоресурсы 4,54 4,42 4,51 3,94 3,20 3,12 3,14 3,46 

Лом 74,39 71,52 71,09 73,27 77,99 79,01 78,43 75,69 

Чугун 21,07 24,06 24,40 22,79 18,82 17,87 18,43 20,85 

Расход природного газа, м 3 /т 

40 

35 

30 

25 

min x 3 

max x 3 (O 2 ) 

O 2 > 2 ·ПГ 

20 

Д Ж К М max x (ПГ) 2 

В 

1 5 

1 0 

х = 309,03 кВт·ч 

1 

Фактическое решение 

А 

Л 

х = 237,62 кВт·ч 

1 

Лучшее решение 

5 

И Б 

Г 

Е З 

min x (ПГ) 2 

0 

40 45 50 55 60 65 70 75 80 

Расход кислорода, м3 /т 

Рис. 4. Область допустимых решений (данные за февраль 2007 г.) 

метра x1 по отношению к исходной величине. Удельные 

энергозатраты, соответствующие точкам возможных решений 

А–М, определяются из выражения (10). Результаты 

расчетов приведены в табл. 3. 

Лучшее решение, которому соответствуют минимальные 

удельные энергозатраты, находится в точке М, 

отражающей максимально возможные удельные расходы 

природного газа и кислорода и наименьшее удельное 

потребление электроэнергии. Для всех промежуточных 

решений наиболее целесообразно работать на нижней и 

правой границах зоны допустимых решений, а именно, 

в первую очередь повышать расход кислорода до максимально 

возможного, а затем — природного газа. Аналогичные 

результаты достигаются и в расчетах для других 

месяцев. Следует отметить, что теоретически возможно 

уменьшение удельных энергозатрат для обеспечения работы 

ДСП на 10 %. 

Изучение работы ДСП было проведено и на основе 

статистического анализа производственных и технологических 

факторов с использованием метода пошаговой 

линейной корреляции. Базу для исследования 

составили фиксируемые автоматически параметры, 

отражаемые количественными характеристиками в паспортах 

плавок печей. Марки выплавляемой стали были 

разделены на четыре группы: первая — легированные 

(Si ≥ 1,0% или Mn ≥ 1,0%), вторая — высокоуглеродистые 

(C > 0,30%), третья — низкосернистые (S < 0,010%) 

и четвертая — рядовые (C < 0,30%). Объем выборки 

ограничен двумя месяцами: с 1 января по 28 февраля 

2007 г. Значения параметров усредняли в пределах соответствующих 

суток для каждой из печей отдельно. 

Анализ характеристик работы печей проводился раздельно, 

поскольку сроки эксплуатации печей ко времени 

проведения обследования измерялись месяцами и 

значительно различались. 

Поскольку электроэнергия составляет наиболее значительную 

долю в энергобалансе ДСП и по энергосодержанию, 

и в финансовом выражении, то анализ был направлен 

на выявление факторов, в наибольшей степени 

влияющих на удельный расход электроэнергии: 

w2 = 290,7 + 1,05Л – 0,9375П – 1,05Мe4, (11) 

w1 = 132,8 + 1,48Л – 0,7419П + 

+ 0,03148О + 3,993Me3 + 0,02001T, (12) 

3 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

3 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


где w2 и w1 — удельный расход электроэнергии для 

ДСП-2 и ДСП-1, кВт·ч/т стали, соответственно; Л — 

масса лома в загрузке печи, т; П —масса плавки, т; Me4 и 

Me3 — количество плавок металла четвертой и третьей 

групп, шт., соответственно; О — степень окисленности 

металла, ppm; T — температура металла при сливе, °C. 

Структура зависимости для ДСП-2 указывает на то, 

что увеличение загрузки лома определяет возрастание 

удельного расхода электроэнергии на выплавку стали, 

увеличение же массы плавки и количества плавок рядовых 

сталей ведет к уменьшению удельного расхода 

электроэнергии. Для ДСП-1 первыми двумя наиболее 

значимыми остаются те же показатели, что и для ДСП-2, 

и к ним добавляются степень окисленности металла, количество 

плавок металла третьей группы и температура 

металла при сливе. 

Полученные результаты указывают на необходимость 

расширения перечня анализируемых факторов 

и безусловную целесообразность включения в число 

энергоресурсов физического тепла жидкого чугуна и 

лома, загружаемых в печи. Проработка вопроса показала, 

что оптимизация энергобаланса ДСП без учета 

указанных факторов возможна только при стабильном 

технологическом режиме и устойчивой экономической 

ситуации. 

Структура «внешней» части энергобаланса плавки 

по энергосодержанию носителей (прихода) приведена в 

табл. 4. Учитываются данные об объемах потребления 

энергетических (электроэнергии, природного газа и кислорода) 

и сырьевых ресурсов с существенной энтальпией 

(жидкий чугун, лом), используемых при выплавке 

стали в ДСП. 

Удельный приход тепла в зону плавления ДСП от 

сырьевых ресурсов, которым дополнен энергобаланс печей, 

определяется, главным образом, двумя факторами: 

долей жидкого чугуна в загрузке печи и средней температурой 

окружающего воздуха, поскольку предварительно 

можно принять, что температура чугуна при заливке 

изменяется незначительно, а лом при загрузке в печь находится 

при температуре окружающего воздуха. 

Включение в энергобаланс ДСП физического тепла 

чугуна и лома определяет необходимость более детального 

рассмотрения их влияния на показатели работы печей. 

Энергоемкость процесса получения стали в ЭСПЦ в 

3,6 раза выше, чем в конвертерном цехе, что объясняется 

низкой долей жидкого чугуна в загрузке ДСП и необходимостью 

расплавлять большие массы холодного лома, 

находящегося при температуре окружающего воздуха. 

Статистический анализ показателей работы ЭСПЦ 

(на базе данных с 2006 г. по август 2008 г.) позволяет 

сформулировать следующую зависимость удельных затрат 

энергоресурсов по цеху в целом, ГДж/т стали, от 

производственных показателей: 

qцех = 6,335 – 9,093·10 –3 mчуг – 1,241·10 –2 tвозд + 

+ 1,399·10 –3 Vст – 4,505·10 –3 Vр.ст, (13) 

где mчуг — потребление чугуна цехом, т/ч; tвозд — температура 

воздуха в цехе и лома, °C; Vст — объем стали, выплавленной 

цехом, т/ч; Vр.ст — объем стали, разлитой на 

МНЛЗ, т/ч. 

Зависимость удельной энергоемкости выплавки 

стали в ЭСПЦ с учетом затрат энергоресурсов предыдущих 

переделов, ГДж/т стали, от производственных 

показателей (также на базе данных с 2006 г. по август 

2008 г.) выглядит следующим образом: 

qст = 22,27 – 1,87·10 –2 Vэст + 5,079·10 –2 mчуг – 

– 5,027·10 –2 Vр.ст – 2,799·10 –2 tвозд, (14) 

где Vэст — объем электростали, выплавленной в ДСП, 

т/ч; остальные показатели имеют значения, соответствующие 

приведенным в выражении (13). Рассматриваемые 

факторы размещены в порядке убывания степени их 

влияния на результат. 

Сравнительный анализ структуры формул (13) и (14) 

подтверждает противоречивость влияния одних и тех 

же факторов на энергозатратность ЭСПЦ и на энергоемкость 

выплавленной в цехе стали. Удельные затраты 

энергоресурсов в цехе оказываются тем меньше, чем 

больше используется в загрузке жидкого чугуна и выше 

температура атмосферного воздуха, т.е. чем больше в 

печь вносится физического тепла с чугуном и ломом. 

Удельная энергоемкость выплавки стали с учетом затрат 

энергоресурсов предыдущих переделов (см. формулу 

(14)) определяется практически теми же факторами, 

но меняются степень их влияния и, что самое важное, 

направленность воздействия на результат. Это обстоятельство 

также указывает на необходимость выбора рациональных 

режимов работы ДСП. 

Однако включение в энергобаланс физического тепла 

жидкого чугуна и лома заставляет учитывать и стоимость 

этих сырьевых ресурсов наряду со стоимостью 

энергетических ресурсов. Структура полных удельных 

финансовых затрат (энерго- и затрат на лом и чугун) на 

выплавку стали ДСП помесячно в 2008 г. приведена в 

табл. 5. 

Соотношение жидкого чугуна и лома в загрузке 

ДСП — один из важнейших технологических параметров, 

определяющих выбор режима работы печи, а также 

количество вносимого в зону плавления физического 

тепла с сырьевыми ресурсами. Этот фактор является 

решающим по влиянию на величину удельных затрат 

энергоресурсов в цехе, несмотря на то что его значение 

было относительно стабильным и доля физического тепла 

сырьевых ресурсов в приходной части энергобаланса 

составляла только около 17,5% (см. табл. 4). В структуре 

финансовых затрат сырьевые ресурсы (лом + чугун) составляют 

95% и более. 

Перечисленные выше обстоятельства определяют 

нецелесообразность оптимизации энергобаланса ДСП 

как совокупности энергетических ресурсов и энтальпии 

сырья, поскольку любой оптимизационный алгоритм в 

приведенных условиях будет предлагать уменьшение до 

нижней границы доли лома. Но вместе с тем необходимы 

серии оптимизационных расчетов для различных 

соотношений чугуна и лома, позволяющих определить 

критерии для выбора исходных условий и настройки режимов 

работы печей с целью снижения себестоимости 

продукции. При этом с учетом степени влияния параметров 

сырья на необходимую величину затрат энергоресурсов 

следует уделить особое внимание точности

измерения массы заливаемого на плавку чугуна, его 

температуры при заливке в печь и химического состава 

(поскольку экзотермические реакции вносят в зону 

плавления около 23% всего приходящего тепла, сравните 

с 17% физического тепла сырья), а также массы, температуры 

и химического состава лома при загрузке, его плотности. 

Из-за наличия в ДСП «холодной» зоны большое 

значение имеет оперативный учет интенсивности отвода 

тепла с охлаждающей водой. И это не полный перечень 

статей теплового баланса плавки, который определяется 

материальным балансом. Последний, в свою очередь, 

зависит от марки выплавляемой стали, химического состава 

исходных материалов и футеровки, необходимого 

количества шлакообразующих и легирующих материалов, 

качественных показателей материалов футеровки и 

электродов, набора технологических операций и других 

факторов. 

Рассмотрим влияние некоторых из них. Например, 

повышение содержания кремния в чугуне с 0,6 до 0,9% 

приведет в различных условиях к снижению удельного 

расхода электроэнергии на 4,4–5 кВт·ч/т и финансовых 

затрат на 1,22–1,74 млн руб. в месяц (в ценах 2008 г.). Увеличение 

температуры чугуна при заливке в печь на 30 °C 

вызывает уменьшение удельного расхода электроэнергии 

на 1,7–2 кВт·ч/т и финансовых затрат на 0,5–0,7 млн руб. 

Повышение температуры лома перед загрузкой в печь на 

100 °C может привести к сокращению удельного расхода 

электроэнергии на 17,3–18 кВт·ч/т и финансовых затрат 

на 4,2–6,7 млн руб. при нагреве за счет использования 

вторичного тепла и на 3–5,3 млн руб. при нагреве за счет 

дополнительного использования необходимого количества 

природного газа. 

Со снижением основности шлака от 2,6 до регламентируемой 

величины 1,9 уменьшается удельный расход 

электроэнергии на 2,4–2,6 кВт·ч/т и финансовые затраты 

на 0,61–0,93 млн руб., и наоборот, с повышением основности 

шлака до 4,2 увеличивается удельный расход электроэнергии 

на 5,8–6,3 кВт·ч/т и финансовые затраты на 

1,5–2,3 млн руб. Ухудшение качества, стойкости огнеупоров, 

которое выражается в повышении расхода футеровки 

от 51 до 91 кг на плавку, определяет рост удельного 


расхода электроэнергии на 0,12–0,13 кВт·ч/т и финансовых 

затрат на 30–50 тыс. руб., что может быть несопоставимо 

со снижением затрат на футеровку. 

Улучшение качества электродов, которое выражается 

в снижении угара электродов со средних в различные 

месяцы 1,2–1,28 до 1,16 кг/т стали приведет к повышению 

удельного расхода электроэнергии на 0,3–0,9 кВт·ч/т 

и финансовых затрат на 0,08–0,3 млн руб., а увеличение 

угара электродов до 1,64 кг/т стали — к снижению удельного 

расхода электроэнергии на 2,7–3,3 кВт·ч/т и финансовых 

затрат на 0,8–1,2 млн руб. 

И конечно, на режим и показатели работы ДСП наиболее 

сильное влияние оказывает изменение доли жидкого 

чугуна в шихте. Повышение его доли от средних в 

различные месяцы 21,89–25,42 до 30% приведет к снижению 

удельного расхода электроэнергии на 25,4–44,5 

кВт·ч/т и финансовых затрат на 8,1–72,4 млн руб. в месяц. 

Отметим, что в данной работе учитываются стоимостные 

показатели только пяти названных выше энергетических 

и сырьевых ресурсов, вносящих тепло в зону 

плавления извне. 

Заключение. Большое количество факторов, влияющих 

на технические и экономические показатели работы 

ДСП, взаимное влияние, колебания стоимостных показателей 

всех составляющих процесса выплавки делают 

практически невозможным выбор наиболее рационального 

режима работы печей. Сопоставление приведенных 

сведений показывает, что для повышения техникоэкономической 

эффективности ЭСПЦ путем улучшения 

показателей работы ДСП в общем случае необходима 

многопараметрическая оптимизация, и проводить ее необходимо 

в двух принципиально различных вариантах: 

для дуговой сталеплавильной печи в пределах каждой 

плавки и для цеха в целом в пределах недели, месяца. 

Для реализации этой задачи необходимо разработать 

математическую модель плавки в ДСП, предназначенную 

для работы в реальном времени в режиме «советчика 

сталевару», и математическую технико-экономическую 

модель цеха для планирования и управления его работой 

в пределах месяца с учетом изменений факторов, не 

зависящих от цеха. 

ENERGY bALANCE ANALYSIS AND CHOICE MODES OF OPERATION FOR EAF 

OF JSC “MAGNITOGORSK IRON AND STEEL WORKS” 

© Koptsev L.A., PhD 

The following questions were examined: energy consumption of melt in a furnace, influence of furnace work on energy 

consumption of plant production, opportunity of optimization of furnace energy balance by criterion of energy inputs 

minimum under condition of necessary expenses of energy resources maintenance for fulfiling of technological process, 

as well as influence of various factors on technical and economic parameters of furnace work. It was established that 

multiple parameter optimization of an operating mode of the furnace is necessary within the limits of everyone melting 

process and a work shop in whole for increase of economic efficiency. 

Keywords: energy resources; energy inputs; energy balance; optimization. 

3 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

3 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



УДК 669.046 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭффЕКТИВНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЫЛИ 

В СЛОЕ ВСПЕНЕННОГО ШЛАКА КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА 

© Кожухов Алексей Александрович, канд. техн. наук 

Старооскольский технологический институт (филиал) НИТУ «МИСиС». 

Россия, Белгородская обл., г. Старый Оскол. E-mail: koshuhov@yandex.ru 


В настоящее время кислородно-конвертерный способ производства стали занимает лидирующие позиции по выплавке высококачественных 

сталей и имеет большие резервы повышения своей эффективности. С этой точки зрения очень важна разработка энерго- и 

ресурсосберегающих технологий, направленных на снижение вредных выбросов (технологической пыли и др.) в окружающую среду. 

В статье рассматриваются вопросы, связанные с оценкой эффективности осаждения технологической пыли в объеме вспененного 

шлака кислородного конвертера. 

Ключевые слова: кислородный конвертер; вспененный шлак; энергосбережение; эффективность осаждения. 

настоящее время кислородно-конвертерный спо- 

В соб производства стали занимает лидирующие 

позиции по выплавке высококачественных сталей и 

имеет большие резервы повышения эффективности 

кислородно-конвертерного производства стали. С 

этой точки зрения очень важна разработка энерго- и 

ресурсосберегающих технологий, направленных на 

снижение вредных выбросов (технологической пыли и 

др.) в окружающую среду [1]. 

Основным источником выноса технологической 

пыли, брызг металла и шлака в кислородном конвертере 

является зона продувки, причем основной поток 

пылевыноса приходится на шлейф отходящего газа в 

виде системы канальных газовых «свищей». Так, при 

взаимодействии кислородной струи дутья с ванной 

расплава образуются газовые пузыри СО с весьма высокой 

температурой поверхности металлической оболочки, 

равной температуре реакционной зоны t0 = tр.з 

[2]. В момент образования эти пузыри содержат максимальное 

количество пыли, равновесное с количеством 

железа при данной температуре. По мере подъема пузырей 

через слой металла и вспененного шлака температура 

оболочки пузыря уменьшается пропорционально 

времени его пребывания в металле и шлаке [2], при 

этом железистая пыль конденсируется и поглощается 

металлической оболочкой пузыря [1, 2]. При движении 

запыленного потока газа по системе канальных газовых 

«свищей» осаждение технологической пыли происходит 

за счет диффузионного, а также турбулентного 

процессов осаждения на поверхность канала. Причем 

основная часть пыли улавливается в слое подвижной 

пены вследствие турбулентного переноса частиц пыли 

из газа на весьма развитую поверхность шлака, где частицы 

пыли и фиксируются. Другими словами, в слое 

вспененного шлака улавливаются те частицы, которые 

обладают достаточно большой кинетической энергией 

для преодоления пограничного ламинарного слоя газа. 

В то же время частицы пыли должны обладать дополнительным 

запасом кинетической энергии, необходимой 

для выполнения работы, противодействующей си- 

лам поверхностного натяжения шлака. В связи с этим 

существует необходимость в более детальном рассмотрении 

процесса осаждения технологической пыли в 

слое вспененного шлака. 

Анализ литературных данных [1–3] показал, что 

существует достаточно большое количество теоретических 

моделей турбулентного осаждения частиц на пленку 

жидкости, которые отличаются друг от друга лишь 

движущей силой процесса [3]: 

– свободно-инерционные, суть которых заключается 

в концепции свободного инерционного выброса 

частиц из пристеночных турбулентных вихрей к стенке; 

– конвективно-инерционные, в основу которых 

положен процесс инерционного осаждения частиц на 

стенке при вторжении крупномасштабных вихрей в пограничный 

слой; 

– подъемно-миграционные, описывающие процесс 

осаждения частиц пыли за счет подъемной миграции и 

инерционности частиц; 

– эффективно-диффузионные, в основу которых 

положено предположение, что в пристеночной области 

коэффициент турбулентной диффузии частиц выше 

коэффициента турбулентной диффузии газа за счет их 

инертности; 

– турбулентно-миграционные, в которых учитывается 

турбулентная миграция частиц к стенке вследствие 

градиента амплитуды пульсационной составляющей 

скорости газа. 

При турбулентном течении запыленного газового 

потока частицам необходимо преодолеть пограничный 

слой, в связи с чем расчетная эффективность их диффузионного 

осаждения в первую очередь определяется 

моделью пограничного слоя. В соответствии с моделью 

Ландау–Левича скорость диффузионного осаждения 

частиц диам. 0,01–1 мкм значительно меньше динамической 

скорости газа. В связи с этим эффективность 

диффузионного осаждения быстро снижается с увеличением 

диаметра частиц. В то же время эффективность 

турбулентно-инерционного осаждения достаточно высока, 

так как турбулентные пульсации газа наблюдаются

практически в непосредственной близости от поверхности 

осаждения, однако первоочередную роль играет, 

видимо, турбулентно-миграционный механизм осаждения 

пыли. 

Согласно данным работы [3], эффективность осаждения 

частиц в слое пены при хаотическом движении 

газа с постоянным изменением направления приводит 

к турбулентно-инерционному механизму осаждения, 

который в первую очередь должен зависеть от линейной 

скорости газа wг, размера частиц пыли, а также от 

площади поверхности фазового контакта (высоты пены 

ΔН). Поскольку интервал колебаний скорости wг при 

вспенивании не слишком велик, ее изменение само по 

себе не оказывает существенного влияния на эффективность 

осаждения, а сказывается через изменение размера 

поверхности фазового контакта. Поэтому решающее 

значение приобретает высота пены ΔН = L. 

Эффективность турбулентного осаждения частиц 

из потока газа можно оценить скоростью осаждения частиц 

на единице площади поверхности: 

wосажд = аwг = V/n, (1) 

где а — коэффициент, характеризующий зависимость 

скорости осаждения за счет турбулентно-инерционных 

сил от истинной скорости газа wг в пенном слое, который 

определяется временем релаксации τ; V — удельный 

поток частиц, 1/(м 2 ·с); n — численная концентрация 

частиц, м –3 . 

В случае ламинарного режима течения газа (критерий 

Рейнолдса Re

4 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


прохождении расстояния L = ΔН (высота вспененного 

шлака) в виде 

или при wосаж ≈ const 

(11) 

Gx = G0exp(–(4L/D)(wосаж/wг)) = 

= G0exp(–(4wосаж/D)tср), (12) 

где tcр ≈ L/wг — среднее время пребывания частиц в канале, 

с. 

Долю осевших частиц (эффективность осаждения) 

аналогично (6) можно выразить величиной эффективности 

осаждения, тогда получим 

ηшлак = 1 – ехр(–(4L/D)(wосаж/wг)) = 

= 1 – ехр(–(4wосаж/D)tср). (13) 

В отличие от осаждения частиц за счет диффузионных 

процессов при увеличении скорости газа эффективность 

турбулентного осаждения частиц пыли увеличивается, 

так как уменьшается среднее время их пребывания 

tср, но и значительно увеличивается скорость турбулентной 

миграции wосаж. Так как для крупных частиц безразмерная 

скорость осаждения определяется только динамической 

скоростью, то для расчета эффективности 

осаждения крупных частиц можно принять [4] 

wосаж = (0,034÷0,04)wгRe –1/8 , (14) 

тогда формула (13) примет вид 

ηшлак = 1–ехр(KRe –1/8 (L/D)), (15) 

где K = 0,136÷0,160. 

Общую эффективность осаждения мелких и крупных 

частиц в слое вспененного шлака можно получить из 

принципа аддитивности проскоков в виде 

ηшлак = [1 – ехр(–(4L/D)(wосаж/wг))]× 

×[1 – ехр(KRe –1/8 (L/D))]. (16) 

Зависимости эффективности осаждения частиц 

в слое вспененного шлака от значения критерия Рейнольдса 

Re при разных размерах частиц, рассчитанные 

по уравнениям (13) и (15), представлены на рис. 2. Если 

предположить наличие между кривыми, рассчитанными 

по уравнениям (13) и (15), промежуточной плавной 

переходной зависимости (пунктирные участки кривых 

на рис. 2), то становится очевидным, что для каждого 

размера частиц существует оптимальное значение критерия 

Рейнольдса, которое обеспечивает максимально 

возможную эффективность осаждения (так, для частиц 

диам. 10 мкм оптимальное значение числа Рейнодьдса 

составляет 20 000–40 000, для частиц диам. 3 мкм — 

60 000–80 000, 1 мкм — более 200 000). 

Заключение. Из зависимости (16) видно, что при 

невысоких скоростях газа интенсивность осаждения 

технологической пыли мелкой фракции практически 

полностью определяется диффузионными процессами 

вблизи поверхности канала, а эффективность осаждения 

лимитируется в основном первым сомножителем в 

формуле (16). Для крупных частиц и при высоких скоростях 

газа интенсивность осаждения определяется 

турбулентно-инерционными механизмами, а эффективность 

осаждения лимитируется вторым сомножителем. 

Таким образом, величина максимальной эффективности 

осаждения технологической пыли в слое вспененного 

шлака для частиц различного диаметра определяется 

в основном инерционными механизмами и для 

частиц диам. менее 50 мкм при обычных значениях 

основных параметров не превышает 70–85%. 


1. Явойский, В.И., Дорофеев, Г.А., Повх, И.Л. Теория продувки 

сталеплавильной ванны. – М. : Металлургия, 1974. – 494 с. 

2. Меркер, Э.Э. Проблемы дожигания оксида углерода и 

утилизации пыли в конвертере. – М. : Металлургия, 1996. – 191 с. 

3. Сугак, Е.В. и др. Очистка газовых выбросов от высокодисперсных 

частиц в дисперсно-кольцевом потоке // Химия 

растительного сырья. – 2000. – № 4. – С. 85–101. 

4. Ужов, В.Н. и др. Очистка промышленных газов. – М. : 

Химия, 1981. – 392 с. 

RESEARCH OF EFFICIENCY OF TECHNOLOGICAL DUST RECYCLING 

IN LAYER OF bOF FOAMED SLAG 

© Kozhuhov A.A., PhD 

ηшлак 

δ = 1 мкм 

Re 10 

Рис. 2. Зависимость эффективности осаждения частиц 

в слое вспененного шлака от числа Рейнольдса газа и 

диаметра частиц 

–3 

Now basic oxygen process for steelmaking takes in the lead positions on melt of high-quality steels and has the big 

reserves of increase of its efficiency. From this point of view working out power- and the resource-saving technologies 

directed on decrease of harmful emissions (a technological dust, etc.) in environment are very important. In given article 

the questions connected with an estimation of efficiency of sedimentation of a technological dust in volume of made foam 

slag of the oxygen converter are considered. 

Keywords: the oxygen converter; the made foam slag; the power savings; efficiency of sedimentation.

УДК 669.046 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОСТРУЙНОЙ ПЫЛЕОЧИСТКИ 

НАД ЗОНОЙ ПРОДУВКИ КИСЛОРОДНОГО КОНВЕРТЕРА 

Одной из важнейших проблем, в настоящее время 

стоящих перед черной металлургией, является 

снижение удельных расходов металлошихты и энергии 

на единицу произведенной продукции, другими 

словами — проблема создания и интенсивного развития 

энерго- и ресурсосберегающих технологий. 

Как показывает анализ литературных данных [1–5], 

для современного кислородно-конвертерного процесса 

характерен повышенный расход металлошихты на единицу 

массы выплавляемой стали. Поскольку затраты 

на металлошихту при производстве стали кислородноконвертерным 

способом являются основными, то достаточно 

актуальной является разработка мероприятий 

по снижению этой ресурсоемкой составляющей. 

Известно, что современный конвертерный процесс 

характеризуется интенсивной продувкой металла 

кислородом и образованием в реакционной зоне высокотемпературных 

газов с большим количеством плавильной 

пыли и брызг [1–3]. Общее количество пыли, 

выбрасываемой из конвертера, составляет около 1,8% 

получаемой жидкой стали [3]. В большегрузном конвертере 

(380 т) за одну плавку улавливается 2,5 т крупной 

пыли (А — из котла-утилизатора) и около 4 т мелкой 

(Б — из электрофильтра) [3]. Конвертерная пыль обеих 

фракций имеет различия по удельной площади поверхности 

(А — 203 м2 /кг; Б — 2607 м2 /кг), по содержанию 

металлического железа (А: Feобщ = 85,4% и Feмет = 71,7%; 

Б: Feобщ = 70,7% и Feмет = 19,7%), по структуре зерен и 

степени металлизации (А — 84,2%; Б — 27,8%). Микроскопические 

исследования [3, 4] показали, что крупная 

пыль состоит в основном из гранул крупностью более 

0,5 мм (менее 30%), а мелкая пыль крупностью менее 

0,5 мм (более 70%) состоит из слипшихся хлопьев, имеющих 

рыхлую губкообразную структуру. Вследствие 

мелкодисперсного распределения частиц металлического 

железа и пирофорных свойств мелкая пыль при 

температуре выше 150 °С воспламеняется и при сжигании 

в струе чистого кислорода выделяет 2000 кДж/кг 

пыли. В связи с этим применение двухъ ярусных кислородных 

фурм с отдувом современных конструкций, 

позволяющих создавать над зоной продувки высокоэффективную 

газоструйную систему [4], дает возмож- 


© Кожухов Алексей Александрович, канд. техн. наук; Меркер Эдуард Эдгарович, д-р техн. наук; 

Шевченко Александр Александрович, канд. техн. наук 

Старооскольский технологический институт (филиал) НИТУ «МИСиС». 

Россия, Белгородская обл., г. Старый Оскол. E-mail : koshuhov@yandex.ru 



В настоящее время одной из важнейших задач, стоящих перед черной металлургией, является снижение удельных расходов металлошихты 

и энергии на единицу произведенной продукции. В статье рассматривается один из эффективных способов снижения выноса 

технологической пыли, а именно организация высокоэффективной газоструйной системы над зоной продувки. 

Ключевые слова: кислородный конвертер; зона продувки; струя; энергосбережение. 

ность осуществить локализацию пыле- и брызгоуноса 

над зоной продувки [5]. 

Исследования [4, 5] показали, что газоструйная 

защита, состоящая из кислорода для дожигания СО, 

над зоной продувки может одновременно выполнять 

роль эффективной пылеочистки на основе принципа 

торможения потока плавильной пыли (крупной в первую 

очередь) встречными многоструйными потоками 

кислорода с последующим возвратом пыли в шлак и в 

ванну расплава. 

На основе экспериментальных данных [5] разработаны 

модель и алгоритм расчета параметров газоструйной 

пылеочистки (ГСП) над зоной продувки 

конвертера, представляющей собой систему газовых 

струй из кислорода, истекающих под углом к ванне 

(над шлаком или в его объеме) из сопел верхнего яруса 

кислородной фурмы [4]. 

Степень утилизации оценивали по следующей 

формуле [1]: 

где G = G∞/Gо — безразмерная запыленность отходящих 

газов после действия струй ГСП; G∞ и Gо — запыленность 

(кг/с) потока после ГСП и на выходе из 

конвертера без действия струй ГСП. 

Начальная запыленность потока определяется 

интенсивностью продувки ( , м 3 /с) ванны и 

эмпирической величиной ξ (кг/м 3 ), численно равной 

удельному количеству [1, 4] железистой пыли в тот или 

иной период плавки. Изменение текущей концентрации 

технологической пыли G∞ в объеме конвертера Vк 

после действия струй ГCП, кг/с, равно: 

где Gs — величина, характеризующая подсасывающие 

свойства струй ГCП и влияние шлака кг/с; βСО — коэффициент 

массообмена между струями ГCП и запыленным 

потоком СО, м/с; S∑/Vк — отношение суммарной 

поверхности струй к объему конвертера, м –1 ; τ — время 

действия струйной ГCП над зоной продувки, с. 

(1) 

(2) 

4 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

4 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


После интегрирования выражения (2) с учетом 

того, что при τ = 0 имеем G∞ = Gо, получим 

Количество подсосанной пыли струями ГСП при 

встрече с потоком отходящих из зоны продувки газов 

равно 

где — доля пыли в объеме присоединенного 

потока струями ГСП, кг/м 3 ; — количество 

присоединенной массы потока в струи ГСП, м 3 /с; 

— расход кислорода на ГСП (дожигание СО и создание 

струйной защиты по пылеосаждению в шлаке). 

Общее количество отходящих газов из зоны продувки 

[4] равно , где υС — скорость обезуглероживания; 

Мв — масса металла в конвертере, кг. 

Для основного участка струйной системы ГСП 

относительную величину (qm) присоединенной массы 

находим по полуэмпирической зависимости 

О.В.Яковлевского: 

где ρ = ρо/ρ∞ — отношение плотностей потока (Go) и 

струи ГСП; Lm/d — безразмерная величина дальнобойности 

струй ГСП при начальном диаметре струй dс. 

Тогда с учетом (5) величина Gs определяется системой 

уравнений: 

(3) 

(4) 

(5) 

, (6) 

здесь wо — скорость истечения струй ГСП из сопел отдува 

двухъярусной фурмы, м/с; n — число сопел; k — 

коэффициент адиабаты (для О2 равен 1,4); Т — абсолютная 

температура газа, K; R — газовая постоянная 

для О2, кДж/(моль·К); р и рд — давление окружающей 

среды и газа в соплах верхней головки фурмы [4]. 

Для расчета коэффициента массообмена βСО использовали 

критериальное уравнение [5]: 

Sh = 0,028Re0,8Sc0,43 , (7) 

где Sh = bcLm/Dт — критерий Шервуда; Re = wcdc/ν — 

критерий Рейнольдса; Sc = ν/Dт — критерий Шмидта; ν 

и Dт коэффициенты кинематической вязкости и турбулентной 

диффузии, м2 /с, причем Dт = 0,031w0d [4]. 

Суммарную боковую поверхность струй ГСП рассчитывали 

исходя из условий взаимного влияния 

струй друг на друга вблизи или на поверхности шлак – 

металл по формуле [4]: 

, (8) 

где Н = Нф + Нс — высота расположения сопел отдува 

над металлом, м; Нф — высота сопел дутья над 

металлом, м; Нс — расстояние между соплами дутья 

и отдува, м; dф — диаметр корпуса двухъярусной 

фурмы, м; Dх — диаметр зоны продувки, м; α — угол 

наклона сопел узла отдува к оси фурмы, град. Величину 

Dх можно найти по уравнению В.И.Явойского 

при Нф > 0: 

где d0 — диаметр продувочных сопел фурмы, м; Ar — 

критерий Архимеда, который для продувочной зоны 

находили как ρг и ρст — плотность 

кислорода дутья и металла, кг/м 3 ; wг — скорость истечения 

струй кислородного дутья в металл определяли 

так же, как и для wо в формуле (6). 

Особенностью организации работы ГСП в конвертере 

является то обстоятельство, что расход кислорода 

на осаждение технологической пыли огра- 

Нет 

Начало 

Блок ввода 

исходных 

данных 

Нф, Нс, dc, α, ξ 

Блок расчета 

параметров ГСП Dx, wo, 

Re, Sh, SΣ, , wг 

wo > wкр 

Нет 

Блок расчета 

запыленности отходящих 

газов G∞, Go, Gs 

Блок определения 

эффективности ГСП 

θ = 1–(G∞/Go) 

Рис. 1. Структурная схема модели и алгоритм 

расчета эффективности применения ГСП в качестве 

внутриагрегатной пылеочистки 

Да 

Блок определения 

оптимального расхода 

кислорода , VCO, gCO, υс 

Да 

Конец 

(9)

ничивается окисленностью шлака (ΣFeO) и процессом 

обезуглероживания ванны [4], т.е. и тогда 

(10) 

где VCO и gCO — объемный (м 3 /с) и массовый (кг/с) расход 

СО при выходе из зоны продувки; tm — температура 

металла, K; ψ — доля сжигаемого СО струями ГСП; 

υС — скорость обезуглероживания; [С] — содержание 

углерода в металле; Kо — константа скорости. 

Таким образом, для определения параметров эффективности 

θ и G работы ГСП по выражению (1) находим 

значения G∞, Go и Gs по уравнениям (3), (4) и (6), 

затем SΣ, Dх, по уравнениям (8), (9) и (10), которые 

и составляют структуру расчетной модели газоструйной 

пылеочистки. 

Модель расчета ГСП для 250-т конвертера реализована 

в системе Matlab (рис. 1) при следующих значениях 

параметров процесса и конструкции двухъярусной 

фурмы: dc = 0,03м; wо = 87÷290 м/с; n = 6; α = 15°, 

30° и 45° — угол наклона фурм; = 2,5 м 3 /(т·мин); 

= 1,42 кг/м 3 ; d0 = 0,06м; ξ = 0,045 кг/м 3 ; Vк = 225 м 3 ; 

ψ = 0,3. 

При реализации модели расчета ГCП были приняты 

следующие допущения и граничные условия: 

1. Струями ГCП крупная пыль улавливается при 

содержании ее в отходящих газах не более 50%, а 

остальная часть приходится на мелкую пыль. 

2. При τ = 0 G∞ = Go, так как струйная система ГCП 

не включена, и тогда θ = 0. 

3. При τ > 0 система ГCП в работе и G∞ < Go, а θ > 0; 

если Gs = Go, то θ = 1. 

4. Поток отходящих запыленных газов выходит 

вертикально из зоны продувки под углом α к струям 

газодинамической защиты. 

5. Поведение уровня шлака в ванне не учитывали. 

На рис. 2 и 3 приведены результаты расчета эффективности 

θ действия ГCП в зависимости от газодинамических 

и массообменных характеристик системы 

дозвуковых турбулентных струй над зоной продувки в 

конвертере [5]. 

По мере приближения сопел второго яруса фурмы 

к ванне эффект снижения пылевыноса (G → 0) из зоны 

продувки повышается (см. рис. 2) и тем больше, чем 

меньше угол наклона (α = 15°) струй ГCП к оси фурмы 

(см. рис. 3). 

Влияние чисел Re и Sh на θ (см. рис. 2 и 3) имеет 

экстремальный характер, что объясняется особенностями 

газодинамики многоструйной системы, имеющей 

конусообразную структуру над зоной продувки 

[4, 5]. Оптимальные значения для 15·10 3 < Re < 30·10 3 

и 6 < Sh < 7 качественно согласуются [5] с экспериментальными 

данными [4], выполненными на холодной 

модели (рис. 4). 

Снижение эффективности действия ГCП при 

малых значениях Re и Sh вызвано недостаточной 

сплошностью струйной системы ГCП, так как меньшая 

поверхность конуса струйной защиты при этом 

θ=1–(G 0 /G ∞ ) 

70 

60 

50 

40 


Н=Н c +Н ф , м 

1,95 2,05 2,15 2,25 2,35 2,45 

α=30° 

α=45° 

α=15° 

Н=2 м 

Н=2,25 м 

Re·10 3 

Н=2,5 м 

30 5 15 25 35 45 55 

Рис. 2. Зависимость эффективности ГСП от значений Re, 

высоты сопел Н узла отдува двухъярусной фурмы над 

металлом и угла наклона сопел (струй ГСП) к оси фурмы α 

θ=1–(G 0 /G ∞ ) 

70 

60 

50 

40 

14 22 30 38 46 

Н=2,25 м 

Н=2,5 м 

Н=2 м 

30 

4,5 5,5 6,5 

Sh 

7,5 8,5 

Рис. 3. Значения эффективности ГСП при разных углах 

наклона сопел отдува α и числах Шервуда для струйной 

системы ГСП 

приходится на зону продувки, а энергия струйной 

системы является недостаточной для разрушения [5] 

восходящих газовых потоков и образования шлаковой 

пены [1, 4]. 

Понижение величины θ при более высоких расходах 

кислорода на образование ГCП (см. рис. 2) 

объясняется тем, что по мере увеличения Н и α и 

увеличения струи системы [4, 5] взаимодействуют 

между собой, а с другой стороны, в верхнем 

межструйном пространстве при Re → max сказывается 

эжекция струй и, как следствие, в этих условиях 

возрастает вынос значительной части пыли с 

отходящими газами. Как видно из данных рис. 2 и 

3, применение ГCП позволяет почти на 75% снизить 

пылевынос из конвертера, что удовлетворительно 

согласуется с экспериментальными данными [4, 5]. 

Однако при организации эффективной ГCП над зоной 

продувки в конвертере необходимо учитывать 

технологические, теплотехнические и газодинамические 

особенности процесса и определять экспериментальным 

путем оптимальные характеристики 

многоструйной газоструйной защиты над ванной в 

агрегате. 

α 

4 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

4 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


θ=1–(G 0 /G ∞ ) 

0,55 

0,45 

0,35 

2,5 

2,0 1,5 

Выводы. На основе предложенной модели и алгоритма 

расчета эффективности применения газоструй- 

0,3 

0,25 5 10 15 20 25 

Re·10 3 

Рис. 4. Зависимость безразмерной величины запыленности 

G отходящих газов в 250-т конвертере от значений Re 

и высоты Н подъема фурмы над зоной продувки: 

o — расчетные данные; • — экспериментальные данные, 

полученные на физической модели; цифры у кривых — Н, м 

0,2 

30 

ной пылеочистки над зоной продувки в конвертере 

можно найти зависимости величины степени утилизации 

пыли от конструктивных параметров двухъярусной 

фурмы с отдувом, а также от газодинамических 

свойств струйной конусной системы, что позволяет 

разработать оптимальный дутьевой режим, обеспечивающий 

снижение выноса технологической пыли и 

брызг металла из конвертера. 


1. Квитко, М.П., Афанасьев, С.Г. Кислородноконвертерный 

процесс. – М. : Металлургия, 1974. – 343 с. 

2. Баптизманский, В.И., Бойченко, Б.М., Черевко, 

В.П. Тепловая работа кислородных конвертеров. – М. : Металлургия, 

1988. – 174 с. 

3. Хефкен, Э., Пфлипсен, Х.-Д., Зайдельман, Л., Аут, Р. 

// Черные металлы. – 1988. – № 14. – С. 15. 

4. Меркер, Э.Э. Проблема дожигания оксида углерода и 

утилизации пыли в конвертере. – М. : Металлургия, 1996. – 

191 с. 

5. Колекционнова, Е.С., Меркер, Э.Э., Королькова, 

Л.Н. // Изв. вузов. Черная металлургия. – 1994. – № 11. – 

С. 59–62; – 1995. – № 1. – С. 20–22. 

SIMULATION OF GAZ-JET DUST CLEANING OVER bOF bLOWING ZONE 

© Kozhuhov A.A., PhD; Merker E.E., PhD; Shevchenko A.A., PhD 

0,1 

Now one of the major problems facing ferrous metallurgy is decrease in specific expenses of charge and energy on unit 

of production made. In given article one of effective ways of decrease in carrying out of a technological dust, namely the 

arrangement of highly effective gas-jet system over a blowing zone is considered. 

Keywords: basic oxygen converter; blowing zone; stream; power savings. 

ВНИМАНИЕ! ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ СТАТЕй, НАПРАВЛЯЕМыХ В ЖУРНАЛ 

Статья должна содержать: 

• индекс универсальной десятичной классификации 

(УДК); 

• название статьи на русском и английском языках; 

• Фамилии, имена и отчества авторов полностью; 

• ученые степени авторов (если они есть); 

• реферат с ключевыми словами на русском и английском 

языках. 

Статью следует представить в электронном виде в формате 

MS \Word (*.doc) с 1,5 интервалом между строками. 

При наборе текста использовать стандартные шрифты – 

Times New Roman и Symbol. Формульные выражения 

должны быть выполнены в “Редакторе формул” (Equation 

Editor). 

Иллюстрации должны быть представлены 

в формате: 

*.tif, *.bmp, *.jpg с разрешением 300 dpi или в исходной программе 

(фотографии в программе WORD не принимаются); 

*.ai, *.eps, *.cdr, *.xls в исходном формате, с вышеуказанными 

шрифтами, с учетом следующих требований: 

• буквенные и цифровые обозначения по начертанию и 

размеру должны соответствовать обозначениям в тексте 

статьи (если в тексте есть выделение курсивом, то на рисунке 

тоже должно быть выделение); 

• размер иллюстраций – не более 15×20 см (300 dpi); 

• подрисуночные подписи прилагаются отдельным списком 

в конце статьи. 

Термины и определения, а также единицы физических величин, 

используемые в статье, должны соответствовать 

действующим ГОСТам. 

На последней странице статьи должны быть подписи всех авторов.

УДК 669.18:621.746.047 

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО УПРАВЛЕНИЮ ПОТОКАМИ РАСПЛАВА 

В ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КОВШАХ МНЛЗ 

Целью исследования являлось повышение эффективности 

работы промежуточного ковша за 

счет минимизации поступления неметаллических 

включений (НВ) в кристаллизаторы МНЛЗ при использовании 

гидростабилизирующих и вихрегасящих 

устройств с различными геометрическими параметрами 

[1]. 

В результате исследований на физических моделях 

[1, 2] установлено, что в промежуточных ковшах 

МНЛЗ, особенно при повышенных скоростях вытягивания 

(выше 1,0 м/мин), в районе защитной трубы 

отмечается возникновение конусообразных вихревых 

образований, активно затягивающих с зеркала металла 

в ванну шлаковые включения. На зеркале металла в 

промежуточном ковше (ПК) возникают многочисленные 

менее интенсивные вихри, распространяющиеся 

на глубину не более 55–65 мм. Интенсивность этих 

вихрей быстро убывает к торцам ПК, где наблюдается 

скопление НВ. 

В реальных условиях в промежуточных ковшах 

и кристаллизаторах характер вихревых образований 

в первом приближении описывается следующими 

параметрами: интенсивностью вихря Г = –2πωR2 ; 

потенциалом скорости Φ = ωR2φ (0≤ φ ≤2π); функцией 

тока ψ = –ωR2lnr (0≤ r ≤R); градиентом давления 

gradp = ρω2R4 (1/r4 ); силой затягивания НВ с мениска 

; мощностью вихря ; скоростью затягивания 

НВ , здесь ω — частота вращения 

вихря; R — радиус вихря у основания; φ — угол поворота 

вихря; r — линия тока (варьируемый параметр); 

Н — высота вихря; ρ — плотность расплава, Re — критерий 

Рейнольдса. 

Образовавшиеся вихри активно засасывают с зеркала 

шлак и другие НВ, которые впоследствии попадают 

в кристаллизаторы и значительно ухудшают качественные 

показатели литого металла. 

На рис. 1 приведены результаты расчета мощности 

вихрей по данным моделирования и экспериментальных 

замеров уровня загрязненности литого 

металла при различных скоростях подвода расплава 


© Гущин Вячеслав Николаевич, канд. техн. наук; Ульянов Владимир Андреевич, д-р техн. наук, проф.; 

Васильев Виктор Александрович, д-р техн. наук, проф. 

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева. 

Россия, г. Нижний Новгород. E-mail: taep@nntu.nnov.ru 


Установлена взаимосвязь между интенсивностью вихреобразования, скоростью подвода расплава в промежуточные ковши и загрязненностью 

неметаллическими включениями непрерывнолитых заготовок. Предложены гидростабилизирующие и вихрегасящие 

технические решения и установлено их влияние на параметры разливки и качество литого металла. 

Ключевые слова: промежуточный ковш; кристаллизатор; вихреобразование; неметаллические включения; шлакоуловительные системы; 

качество металла. 

в ПК вместимостью 30 и 50 т. Из приведенных данных 

видно, что с увеличением скорости поступления 

струи в жидкую ванну вихреобразование значительно 

активизируется, особенно при ω0>1,0 м/с. С увеличением 

вместимости ПК наблюдается некоторое снижение 

параметров вихревых образований и в меньшей 

мере частоты их возникновения. Тенденции интенсификации 

вихрей при увеличении скоростей подачи 

расплава в ПК и увеличение загрязненности литого 

металла близки. Причем с увеличением вместимости 

ковша интенсивность вихрей и индекс загрязненности 

литого металла НВ снижаются, что говорит о лучшей 

рафинирующей способности ковшей большей вместимости. 

В результате проведенных исследований [1, 3] 

установлено, что снижение степени захвата потоками 

расплава НВ, поступающих в разливочные стаканы, 

можно добиться в условиях стесненного пространства 

между ближними стаканами путем установки 

угловых полнопрофильных шлакоуловительных перегородок, 

отделяющих приемный отсек (объемом 

Мощность вихря, кВт 


Скорость истечения расплава, м/с 

Рис. 1. Зависимость мощности вихреобразования Nз 

для ПК вместимостью 30 и 50 т и индекса загрязненности 

НВ заготовок Iз размерами 250×1200÷1700 мм от скорости 

истечения струи расплава из защитной трубы 

(ПК: 1, 3 — 30 т, 2, 4 — 50 т; • — экспериментальные данные) 

Индекс загрязненности литого металла Iз 

4 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

4 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Параметры конусообразных вихревых образований вблизи защитной трубы в промежуточном ковше 

Скорость 

истечения 

w0, м/с 

Средняя 

скорость 

потока на 

мениске wм, 

м/с 

Длина волны 

колебаний 

струи l, м 

Частота возникновения 

вихрей, с –1 

не менее 25–30% от общего объема жидкой лунки) 

от разливочных отсеков. Перегородки имеют горизонтальные 

щели с наклоном вверх к горизонту и со 

смещением центральной вертикальной оси; параметры 

щелей определяются в зависимости от габаритов 

и формы ПК (рис. 2). 

Использование полнопрофильных перегородок 

позволяет: 

– создавать направленную траекторию движения 

расплава, что обеспечивает лучшие условия для 

всплытия НВ (степень их захвата шлаковым покрытием 

увеличивается на 12–18%); 

Частота 

вращения 

вихря, с –1 

Радиус 

основания 

конуса 

вихря, мм 

Высота 

конуса 

вихря, мм 

Степень 

улавливания 

НВ*, % 

0,60 0,049/0,030 0,016/0,010 1,9/0,5 3,1/2,2 70/35 65/30 106/72 

0,90 0,081/0,051 0,019/0,012 2,1/1,2 4,3/3,4 95/55 80/45 130/86 

1,40 0,155/0,066 0,027/0,014 2,5/1,5 5,5/4,3 150/75 235/85 185/102 

1,80 0,233/0,105 0,033/0,017 3,3/1,8 7,5/6,2 210/95 315/100 227/120 

2,20 0,314/0,132 0,039/0,018 3,9/2,0 9,6/7,3 240/120 380/140 269/135 

* 100% принято для контрольной конструкции ПК без шлакоуловительных и вихрегасящих систем при w0 = 0,48 м/с. 

Рис. 2. Варианты расположения полнопрофильных 

перегородок в трапециевидном ПК: а – прямые перегородки 

со смещенными щелями; б, в – угловые перегородки (∆Х – 

величина смещения щели относительно центральной оси, α – 

угол наклона перегородки) 

а 

Рис. 3. Вихрегасящие устройства: 

а — туннельные вставки; б — устройство турбостоп 

б 

а 

б 

в 

– уменьшить на 11–16% вероятность возникновения 

вихревых образований на зеркале; 

– обеспечить выравнивание температурного поля 

расплава по длине ПК и исключить образование застойных 

зон; 

– увеличить объем приемного отсека (при использовании 

угловых перегородок), что способствует 

уменьшению перепада уровней в отсеках. 

В результате анализа результатов модельных экспериментов 

были разработаны новые конструкции 

туннельных вставок и устройство турбостоп (рис. 3), 

определены их оптимальные параметры. Их использование 

позволяет осуществить перераспределение потоков 

металла, подавляя вертикальную составляющую 

скорости и формируя струи в определенном направлении 

в зависимости от формы и размеров ПК. Установлено, 

что туннельные вставки позволяют увеличить 

сплошной участок устойчивого состояния в выпускных 

отсеках, а турбостоп позволяет локализовать область 

вихреобразования в приемном отсеке, снижая 

скорости потоков и устраняя вибрирующий участок 

в выпускных отсеках. Применение турбостопа эффективно 

в двухручьевых ПК, однако эффективность его 

использования снижается при увеличении длины ковша. 

В удлиненных четырехручьевых ковшах более целесообразно 

использовать туннельные вставки. 

В таблице приведены параметры вихревых образований 

в зависимости от скорости истечения расплава из 

защитной трубы для трапециевидного промежуточного 

ковша вместимостью 30 т без шлакоуловительной системы 

(числитель) и с использованием полнопрофильных 

перегородок в сочетании с туннельными вставками 

(знаменатель). Из данных таблицы следует, что с увеличением 

скорости поступления струи в жидкую ванну 

вихреобразование значительно активизируется. 

Эффективность использования различных конструктивных 

решений оценивали по следующим параметрам: 

J — эффективность улавливания примесных 

образований; w — величина и преимущественное направление 

скорости потока расплава; ∆w/∆l — перепад 

скоростей на отрезке траектории ∆l; V — интенсивность 

вихревых образований; hв — высота валика 

на поверхности жидкой ванны вблизи защитной трубы; 

gradt — градиент температур в продольном направлении 

ПК; gradр — градиент давлений в ПК, характеризующий 

напряженное состояние расплава.

Изменение индексов параметров 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

–50 

–100 

64 

69 

51 

41 43 45 46 

1 2 3 4 5 6 7 

-19 

-33 

-25 

-40 -42 

-35 - 

-31 

-44-46 

- 

40 

39 

-38 

-48 -44 

-53-57 

-65 -62 

-70 

-77 -82 

108 

102 

81 

77 

68 

∆w/∆ℓ gradt gradp 

Исследованные параметры 

V J 

183 189 

Рис. 4. Изменение индексов параметров разливки 

при использовании: 

1 — прямых перегородок с центральными отверстиями; 

2 — прямых перегородок со смещенными щелями; 3 — угловых 

перегородок со смещенными щелями; 4 — устройства 

турбостоп с угловыми перегородками и смещенными щелями; 

5 — предыдущий вариант с донной продувкой; 6 — туннельных 

вставок с угловыми перегородками и смещенными щелями; 

7 — предыдущий вариант с донной продувкой 

Повышению эффективности работы ПК со шлакоуловительными 

системами способствуют дополнительные 

конструктивно-технологические меры: организация 

донной продувки жидкой ванны в районе 

конструкций шлакоуловительных систем; увеличение 

объема приемного отсека; повышение уровня расплава 

в ПК; увеличение заглубления защитной трубы. 

Максимальное улучшение параметров разливки получено 

при использовании туннельных вставок совместно 

с угловыми перегородками и донной продувкой 

(рис. 4). Использование этого варианта позволило 

увеличить среднее значение индекса ∆w/∆l на 69%, 

понизить индексы gradt на 70%, gradр на 57%, показатель 

интенсивности вихреобразования V на 82% при 

повышении степени улавливания примесных образований 

J на 189%. 

Анализ качества слябов и толстого листа из трубной 

и судостроительной сталей типа 17ГСУ, 09Г2С, 

РСД36СВ, 10ХСНД показал [4], что при применении 

полнопрофильных перегородок разработанных конструкций 

снижается объем зачистки слябов, связанной 

с НВ, с 0,55 до 0,42%, уменьшается отсортировка 

листа по раскатанным загрязнениям с 0,33 до 0,21% 

и по итогам ультразвукового контроля листа с 0,7 до 

0,27%. 


Промышленное использование ПК новой конструкции 

при непрерывной разливке автолистовой стали 

показало, что применение полнопрофильных перегородок 

уменьшает в три раза количество крупных неметаллических 

(шлаковых) включений, ответственных за 

дефект типа «точечная неоднородность», ухудшающих 

качество поверхности холоднокатаного листа. 

Промышленное испытание туннельных вставок 

показало дальнейшее улучшение среднего балла точечной 

неоднородности макротемплетов слябов по 

сравнению с применением одних перегородок. Количество 

темплетов со средним баллом 0,5 и 1,0 увеличилось 

соответственно с 1,0 до 9,1% и с 52,6 до 61,2%, 

а с баллом 1,5 и 2,0 уменьшилось с 37,1 до 25,3% и с 9,3 

до 4,4%. Кроме того, применение туннельных вставок 

совместно с полнопрофильными перегородками (по 

сравнению с применением одних перегородок) позволило 

на 21% снизить зачистку слябов и на 32,5% — отсортировку 

холоднокатаного листа по металлургическим 

дефектам (с 0,33 до 0,22%). 

Выводы. В результате проведенных исследований 

установлена взаимосвязь между интенсивностью 

вихреобразования, скоростью подвода расплава в 

промежуточные ковши и загрязненностью неметаллическими 

включениями непрерывнолитых заготовок. 

Предложены гидростабилизирующие и вихрегасящие 

технические решения и установлено их влияние на параметры 

разливки и качество литого металла. 


1. Гущин, В.Н. Методы исследования и разработка градиентных 

промышленных технологий управления тепломассообменными 

процессами при разливке и формировании 

непрерывнолитых и стационарных заготовок / В.Н. Гущин, 

В.А.Ульянов. — Н. Новгород : НГТУ, 2006. –141 с. 

2. Гущин, В.Н. Особенности физического и математического 

моделирования многофазных потоков / В.Н. Гущин, 

В.А.Ульянов // Изв. вузов. Черная металлургия. — 2007. — 

№ 7. — С. 45–47. 

3. Гущин, В.Н. Оптимизация конструкций шлакоуловительных 

и вихрегасящих систем в промежуточных ковшах / 

В.Н. Гущин, В.М. Паршин, А.В. Куклев // Сталь. — 2007. — 

№ 12. — С. 19–21. 

4. Куклев, А.В. Эффективность рафинирования стали в 

промежуточном ковше с перегородками / А.В. Куклев [и др.] 

// Металлург. — 2004. — № 8. — С. 43–45. 

TECHNICAL DECISIONS ON CONTROL OF MELT STREAMS IN CCM TUNDISHES 

© Guschin V.N., PhD; Ul’yanov V.A., PhD, prof.; Vasil’ev V.A., PhD, prof. 

The correlation between intensity of vortex formation, speed of melt supply into tundishes and continuous castings’ impurity 

by nonmetallic inclusions is established. Technical decisions for hydrostabilizing and vibrodamping are offered; their 

influence on parameters of continuous casting and quality of cast metal is ascertained. 

Keywords: tundish; mould; vortex formation; nonmetallic inclusions; slagtrapping systems; metal quality. 

4 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

4 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



УДК 621.7.029 

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 

ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА ПРИ НАГРЕВЕ ПЕРЕД ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ 

© Манюров Шамиль Борисович; Капитанов Виктор Анатольевич, канд. техн. наук; 

Куклев Александр Валентинович, д-р техн. наук; Айзин Юрий Моисеевич, канд. техн. наук; 

Куличев Лев Алексеевич, канд. техн. наук 

Фирма ЗАО «КОРАД». Россия, Москва. E-mail: info@corad.ru 


Работа направлена на экономию тепловой энергии при нагреве стальных заготовок перед обработкой металлов давлением. Исследованы 

кратковременные технологические защитные покрытия, сокращающие угар металла и обезуглероживание заготовок, отсортировку 

готового проката по вкатанной окалине. Экспериментально обнаружено, что данные покрытия не препятствуют, а способствуют 

более эффективному нагреву. Показана возможность экономии топлива при использовании подобных покрытий. 

Ключевые слова: стальные заготовки; кратковременное технологическое защитное покрытие; окалина; нагревательные печи; термопары. 

Специалистами ЗАО «КОРАД» разработаны материалы 

и технология нанесения кратковременных 

технологических покрытий, защищающих стальные 

заготовки от окисления при нагреве перед обработкой 

металлов давлением. Защитные покрытия наносятся 

напылением шликера на незачищенную поверхность 

металла перед нагревом — непосредственно на окалину. 

После нагрева остатки защитного покрытия полностью 

удаляются при гидросбиве окалины. 

В промышленных и лабораторных исследованиях 

металлов с защитными покрытиями получены следующие 

результаты: снижение угара, сокращение толщины 

обезуглероженного слоя для высокоуглеродистых 

и углеродистых легированных сталей, сокращение пораженности 

проката вкатанной окалиной. 

Однако для широкого использования подобных 

защитных покрытий существовало препятствие. Поскольку 

используемый для покрытия материал является 

теплоизолятором (экспериментально определен 

коэффициент его теплопроводности 0,08–0,1Вт/(м∙К), 

то считалось весьма вероятным снижение интенсивности 

нагрева заготовок с кратковременным технологическим 

защитным покрытием по сравнению с заготовками 

без покрытия. 

Проведенные в условиях Новолипецкого металлургического 

комбината, Кулебакского металлургического 

завода * и Оскольского электрометаллургического 

комбината промышленные эксперименты показали, 

что кратковременные технологические защитные покрытия 

способствуют нагреву металла в печи, повышая 

конечную температуру нагрева заготовок из стали 

45, 08Ю и Ст3 с покрытием на 37–53 °С по сравнению 

с заготовками без покрытия. Этот результат нельзя не 

признать парадоксальным. Для раскрытия механизма 

влияния кратковременных технологических покрытий 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

1220 

1200 

1180 

1160 

1140 

1120 

1100 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 

Без покрытия 

С покрытием 

1080 

114 115 116 117 118 119 120 121 122 

Время, мин 

Рис. 1. Влияние защитного покрытия на нагрев образцов 

из стали Ст3: а — полный график нагрева; 

б — область температуры нагрева 1080–1220 ºС 

* Манюров, Ш.Б., Куклев, А.В., Капитанов, В.А. и др. Совершенствование технологии прокатки тонких полос на широкополосных станах 

// Металлург. — 2008. — № 8. — С. 43 — 46. 

Температура, ºС Температура, ºС 


а 

б

Температура, ºС 


Рис. 2. Влияние защитного покрытия на нагрев образцов из 

стали 45 с покрытием (1) и без покрытия (2) 

на нагрев металла в печи была проведена серия лабораторных 

экспериментов. 

Моделирование нагрева металла под защитным 

покрытием проводили по двум методикам. Согласно 

первой методике, электропечь низкой инерционности 

с образцами нагревали от комнатной температуры до 

1200 °С со скоростью 10 град/мин. В качестве материала 

двух образцов (с защитным покрытием и без него) 

выбрана сталь Ст3. Температуру образцов измеряли 

с помощью зачеканенных в них хромель-алюмелевых 

термопар. 

На рис. 1, а представлен общий ход нагрева. Из 

рис. 1, б видно, что нагрев образца с защитным покрытием 

до 1154 °С идет менее интенсивно по сравнению с 

контрольным образцом. Далее кривая нагрева образца 

с защитным покрытием пересекает кривую нагрева 

образца без защитного покрытия в точке при температуре 

1154 °С, и при более высоких температурах отстает 

уже образец без защитного покрытия. 

Во втором эксперименте по той же методике были 

использованы образцы из стали другой марки, нагреваемые 

по другому режиму. Образцы из стали 45 комнатной 

температуры помещали в электропечь, нагретую 

до 1200 °С. Для этого эксперимента была выбрана 

существенно более крупная печь с целью снижения 

влияния посада холодных образцов на температуру 

печи. Способы нанесения защитного покрытия и измерения 

температуры аналогичны способам, примененным 

в первом эксперименте. 

Результаты второго эксперимента (рис. 2) принципиально 

не отличаются от результатов первого: со временем 

температура образца с защитным покрытием 

становится выше, чем у образца без покрытия. Однако 

точка пересечения кривых нагрева во втором эксперименте 

несколько ниже — при 1102 ºС. 

Для разделения влияния температурного и временного 

факторов на действие защитного покрытия была 

проведена серия экспериментов по второй методике. 

Образцы из стали Ст3 нагревали электрическим током. 

В образцы были зачеканены хромель-алюмелевые 

термопары. Наряду с температурой измеряли падение 

напряжения на образце и силу проходящего через него 

тока. 

1 

2 

Угар, % 

Термическое сопротивление, (м 2 ∙К)/Вт 



Рис. 3. Изменение угара образцов во время выдержки 

при различной температуре, ºС: 

1 — без покрытия, 1200; 2 – без покрытия, 1125; 

3 – с покрытием, 1200; 4 — с покрытием, 1125 


Рис. 4. Изменение термического сопротивления образцов 

стали во время выдержки при различной температуре, ºС: 

1 – с покрытием, 1125; 2 — с покрытием, 1200; 

3 — без покрытия, 1125; 4 — без покрытия, 1200 

Образцы равномерно нагревали в течение 1 ч до 

рабочей температуры — в первой серии экспериментов 

1200 °С, во второй — 1125 °С. Затем в течение 2 ч 

проводили выдержку при соответствующей рабочей 

температуре, регистрируя данные через каждые 4 мин. 

На основе полученных данных вычисляли отводимый 

от образцов тепловой поток, считая его равным проходящей 

через образцы электрической мощности. Затем, 

зная площадь поверхности и температуру образцов, 

вычисляли сопротивление теплопередаче через 

окалину от металла без защитного покрытия и через 

защитное покрытие к окружающей среде. Относительный 

угар образцов определяли по увеличению их 

электрического сопротивления в процессе выдержки. 

Как видно из рис. 3, при 1125 °С защитное покрытие 

снижает угар приблизительно в два раза, а при 

1200 °С — в три раза, т.е. с повышением температуры 

нагрева эффект от применения покрытия возрастает. 

Положительное влияние защитного покрытия на нагрев 

металла подтверждают данные, представленные 

на рис. 4. 

При выдержке образца без защитного покрытия 

в течение 2 ч при соответствующей рабочей температуре 

сопротивление теплопередаче от металла через 

окалину к окружающей среде закономерно растет — 

4 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

5 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


это связано с ростом толщины окалины. Однако при 

выдержке образца с защитным покрытием тепловое 

сопротивление не только не растет, но даже падает. С 

определенного момента оно становится ниже, чем у 

образца без защитного покрытия. По-видимому, это 

явление можно объяснить взаимодействием окалины 

и материала покрытия с образованием вместо пористого 

покрытия плотного высокотеплопроводного 

слоя, который защищает металл от окисления. Таким 

образом, металл с защитным покрытием, начиная с 

определенной температуры, будет нагреваться интенсивнее, 

чем без покрытия. Представленные выше 

результаты лабораторных и промышленных экспериментов 

подтверждают этот вывод. 

Оценим количественно возможную экономию 

энергии (топлива) при нагреве металла под защитным 

покрытием. При минимальном из полученных в 

промышленных экспериментах повышении конечной 

температуры нагрева в 37 °С и средней температуре 

нагрева 1200 °С, считая изменение теплосодержания 

металла пропорциональным изменению температуры, 

получим согласно формуле (1) прирост теплосодержания 

металла (т.е. полезного тепла) на 3,1%: 

где Q'пол и Qпол — полезное тепло при нагреве покрытых 

и непокрытых заготовок соответственно, Вт; Т'кон 

и Ткон — конечная температура нагрева покрытых и 

(1) 

непокрытых заготовок соответственно, °С; Tнач — начальная 

температура заготовок, принята равной 0 °С; 

c — массовая теплоемкость металла, Дж/(кг·К); m — 

массовая производительность печи, кг/с. 

Считая в тепловом балансе полезное тепло прямо 

пропорциональным приходу тепла, можно утверждать, 

что ожидаемое сокращение расхода энергии 

(топлива) составит не менее 3%. Эта величина является 

заниженной оценкой в силу того, что в реальных 

печах рост прихода тепла не приводит к пропорциональному 

росту полезного тепла — в действительности 

экономия энергии (топлива) будет более существенной. 

Второй важный фактор влияния защитных покрытий 

на работу печи — замедление нагрева заготовок в 

начальный период, при температуре поверхности металла 

ниже 1100–1150 °С. Это явление может быть использовано 

для снижения отсортировки по трещинам 

при нагреве заготовок, чувствительных к скорости нагрева 

до температуры разупрочнения, т.е. заготовок с 

большой прогреваемой толщиной, с остаточными напряжениями 

после разливки и т.п. 

Выводы. 1. Кратковременные технологические 

защитные покрытия не снижают, а повышают интенсивность 

нагрева заготовок в целом. При температуре 

металла до 1100–1150 ºС скорость нагрева снижается, 

а выше указанных температур — возрастает, при этом 

влияние увеличения скорости нагрева преобладает. 

2. При использовании покрытий за счет сокращения 

теплового сопротивления окалины при нагреве 

заготовок в печах любого типа прогнозируется экономия 

энергии не менее 3%. 

ENERGY SAVING WHEN USE SHORT-RUN TECHNOLOGICAL COVERINGS 

FOR PROTECTION OF METAL AT HEATING bEFORE PLASTIC WORKING 

© Manyurov Sh.B.; Kapitanov V.A., PhD; Kuklev A.V., PhD; Aizin Yu.M., PhD; Kulichev L.A., PhD 

This work is referred to energy saving when heating steel bars before processing by pressure. There are investigated shortrun 

defensive coverings which provide shortening of waste of metal as well as decarburization of bars, roll bars cull by the 

defect of rolled scale. 

It is experimentally founded that such coverings not only do not prevent, and even assist heating of steel bars. It is shown 

the possibility of fuel savings when using the mentioned coverings. 

Keywords: steel bars; short-run technological defensive covering; scale; furnaces; thermocouples.

УДК 662.74:669.184:620.9:519.6:574.24 

Металлургические комбинаты полного цикла производительностью 

2–10 млн т проката в год 

потребляют 2,5–10 млн т условного топлива (у.т.) и 

выбрасывают в атмосферу 100–500 тыс. т вредных веществ, 

а также 5–25 млн т парниковых газов в пересчете 

на СО2. 

Для крупных металлургических комбинатов (МК) с 

полным циклом, включающим в себя коксохимическое, 

агломерационное, доменное, сталеплавильное и прокатное 

производства, актуальной проблемой является 

совершенствование и оптимизация их энерготехнологической 

системы по экологическому, энергетическому 

и экономическому критериям. Для решения этих задач 

необходимо применение системного анализа энерготехнологического 

комплекса МК. Целью работы является 

анализ энергосберегающих мероприятий и технологий 

в коксохимическом и сталеплавильном производствах 

и оценка их влияния на снижение энергопотребления 

МК в целом и на уменьшение воздействия вредных выбросов 

на окружающую среду. 

В работе [1] была сформулирована задача оценки 

воздействия вредных выбросов МК на окружающую 

среду в соответствии с методологией Impact Pathways, 

которая была применена для анализа экологических 

характеристик энергетических систем [2]. Решение 

данной задачи в области металлургии осуществлялось 

на основе программно-информационной системы 

«ОптиМет», апробированной на многих отечественных 

и зарубежных предприятиях [3, 4]. В работах [1, 5] 

представлены результаты оптимизации энерготехнологической 

системы МК по экологическому критерию. 

Воздействие на здоровье населения оценивали по методике 

расчета увеличения смертности от повышения 

приземных концентраций вредных веществ. 

В основе программно-информационной системы 

«ОптиМет» лежит системообразующая энерготехнологическая 

концепция. Под эту концепцию разработан 

математический аппарат, позволяющий настроить 

и реализовать его на МК полного цикла. В результате 

программа «ОптиМет» позволяет: 

– рассчитать всю его технологию от прихода сырья 

до реализации продукции; 


ОПТИМИЗАЦИЯ КОКСОХИМИЧЕСКОГО И СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВ 

ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ И ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ КРИТЕРИЯМ 

© Султангузин Ильдар Айдарович, д-р техн. наук, проф.; 

Исаев Михаил Владимирович; Курзанов Сергей Юрьевич 

Московский энергетический институт (Технический университет). Россия, Москва. E-mail : SultanguzinIA@mpei.ru 



Рассматривается опыт построения топливно-энергетического баланса металлургического комбината на основе сквозного расчета от 

сырья до товарного проката, решается задача оптимизации коксохимического и сталеплавильного производств по энергетическому 

и экологическому критериям. Определяется воздействие вредных выбросов металлургического комбината на здоровье населения с 

применением геоинформационных технологий. 

Ключевые слова: металлургический комбинат; кокс; сталь; топливно-энергетический баланс; оптимизация; вредные выбросы; воздействие 

на окружающую среду; смертность населения; стоимость среднестатистической жизни; геоинформационная система. 

– определить потребление топливно-энер ге тичес 

ких ресурсов; 

– выявить экологические характеристики; 

– провести калькуляцию себестоимости по всем 

переделам; 

– оценить величину прибыли при заданных ценах 

на сырье и готовую продукцию. 

По своей идеологии программно-информационная 

система «ОптиМет» является оптимизационной. Постановка 

задачи оптимизации энерготехнологической 

системы МК может быть сформулирована как математическая 

задача следующим образом. 

Найти такую совокупность значений x – n переменных 

xn, чтобы были выполнены условия: 

f(x – n) = min [ f(xn)], n = 1, 2, ..., N, (1) 

при ограничениях типа неравенств (2) и равенств (3) 

gi(x – n) ≤ 0, i = 1, 2, ..., I, (2) 

hj(x – n) = j = 1, 2, ..., J (3) 

нижние и верхние границы оптимизируемых переменных 

x l n ≤ xn ≤ x u n , (4) 

где f(x – n) — целевая функция, определяемая исходя из 

выбранного критерия оптимизации; gi(x – n) — ограничение 

типа неравенства; hj(x – n) — ограничение типа равенства; 

I — число ограничений типа неравенств; J — число 

ограничений типа равенств; N — число оптимизируемых 

переменных; xп — оптимизируемые переменные; 

x – n — оптимальные значения переменных; x l n и x u n — соответственно 

верхняя и нижняя границы переменной xn. 

Для решения поставленных в работе задач применяются 

следующие критерии оптимизации [1, 4]: 

– экономический — минимум себестоимости чугуна 

Sч или проката Sпр [руб/т]; 

– экологический — минимум вредных выбросов в 

атмосферу оксидов NOx, СO, SO2, пыли и других выбросов 

в пересчете на SO2 

Эсум1 = ∑ci·Эi, [т SO2/год], (5) 

где ci = ПДКso2/ПДКi — коэффициент отношений предельно 

допустимых концентраций для приведения 

количества вредных выбросов i-го компонента (NOx, 

CO, SO2, пыли и др.) к единому показателю, в качестве 

которого принят выброс SO2; Эi — годовое количество 

вредных выбросов i-го компонента, т; 

5 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

5 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


– энергетический — минимум приведенного расхода 

топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на МК: 

, [т у.т/год], (6) 

где i = 1, …, I, i — номер покупного энергоносителя 

Gi (уголь, природный газ, электроэнергия, мазут, …), 

общее число которых равно I; j = 1, …, J, j — номер продаваемого 

энергоносителя Gj (кокс, коксик, коксовая 

мелочь, смола, бензол, пек, теплота на сторону в виде 

пара и горячей воды, …), общее число которых равно J; 

ej — удельное энергосодержание j-го энергоносителя; 

29,3 ГДж/т у.т. — коэффициент перевода единиц теплоты 

(ГДж) в условное топливо. 

Энерготехнологическая система металлургического 

комбината. Рассмотрим усредненный металлургический 

комбинат (УМК) полного цикла производительностью 

7,52 млн т проката и потреблением ТЭР 

7,474 млн т у.т. в год, структура которого получена из 

анализа большинства российских и украинских металлургических 

комбинатов [1, 3—5]. УМК имеет выбросы 

вредных веществ в количестве 45 тыс. т пыли, 

31 тыс. т SO2, 24 тыс. т NOx, 320 тыс. т СО и 19,4 млн т 

парниковых газов в пересчете на СО2. 

МК располагаются в крупных промышленных регионах, 

население которых достигает 1 млн жителей и 

более. Проведем расчеты рассеивания вредных выбросов 

и воздействия на окружающую среду для варианта, 

в котором предполагается, что УМК расположен в Новокузнецке 

(Россия) с координатами 53°53' N северной 

широты и 87°14’ E восточной долготы. 

Одним из ключевых производств, определяющих 

основные энергетические, технологические, экологические 

и экономические характеристики всего МК, 

является коксохимическое производство (КХП). Его 

нельзя рассматривать изолированно от других производств, 

так как основное его назначение — получение 

кокса, удовлетворяющего современным требованиям 

доменного производства, которые постоянно растут, 

при ухудшении сырьевой угольной базы. В связи с 

этим основными задачами КХП являются рациональное 

формирование угольной шихты и совершенствование 

технологии коксования с учетом взаимосвязей 

со всей энерготехнологической системой металлургического 

комбината. 

Угольная шихта составляет большую часть всех 

ТЭР, поступающих на МК, а КХП представляет собой 

энерготехнологическую систему по ее переработке 

путем высокотемпературной карбонизации в металлургический 

кокс для получения чугуна в доменном 

процессе. Сравнение энергопотребления КХП отечественных 

МК с лучшими зарубежными коксохимическими 

заводами [6, 7] говорит о существенных резервах 

экономии энергоресурсов. 

Для совершенствования энерготехнологической 

системы КХП и последующего определения системного 

энергетического эффекта были разработаны следующие 

энергосберегающие мероприятия на основе энергетических 

обследований некоторых российских МК. 

Коксовые цехи: 

• оптимизация угольной шихты для коксования, 

которая позволяет повысить качество кокса и получить 

энергосберегающий эффект в доменных печах 

20 кг кокса на 1 т чугуна; 

• установка паровых конденсатоотводчиков на 

газоподогреватели коксовых батарей с обеспечением 

возврата конденсата — эффект 12 МДж/т кокса (пар); 

• изоляция коллекторов коксового газа в тоннелях 

коксовой батареи с машинной и с коксовой стороны и 

отключение одного вентилятора при снижении температуры 

— эффект 1,7 МДж/т угольной шихты (коксовый 

газ) и 0,1 кВт·ч/т кокса (электроэнергия); 

• повышение уровня автоматизации и разработка 

математических моделей коксовой батареи для 

снижения потребления газа на обогрев и повышение 

прочностных свойств кокса путем увеличения равномерности 

нагрева коксового пирога за счет выбора 

оптимальной длины факела в отопительных вертикалах 

коксовых батарей [8] — эффект 105 МДж/т угольной 

шихты (коксовый газ) и 1 кг кокса/т чугуна (кокс); 

• установка весов для взвешивания угольной шихты 

при загрузке и готового кокса при выдаче из печи 

— эффект 42 МДж/т угольной шихты (коксовый газ) и 

9 тыс. т шихты в год; 

• повышение доли кокса, направляемого в установки 

сухого тушения (УСТК), по отношению к мокрому 

тушению с выработкой пара ВЭР 1,6 ГДж/т кокса. 

Химические цехи: 

• изоляция корпусов подогревателей (испарителей) 

кубов ректификационных колонн, что приведет к 

уменьшению расхода пара на технологический подогрев 

смеси (бензольный цех) — эффект 1,7 МДж/т кокса; 

• установка газовой задвижки на перемычке трубопровода 

для передачи коксового газа со старых коксовых 

батарей на новые первичные газовые холодильники 

(ПГХ), предназначенные для еще не построенной 

коксовой батареи, с реконструкцией трех ниток трубопроводов 

и градирен — эффект 1,3 МДж/т кокса (пар), 

18 МДж/т угольной шихты (коксовый газ) и 2,2 кВт·ч/т 

кокса (электроэнергия); 

• обеспечение более глубокой очистки коксового 

газа с повышением выхода смолы, бензола, сульфата 

аммония и других химических продуктов процесса 

коксования; 

• гидрогенизационная переработка сырого бензола 

и фракций коксовой смолы. 

Внедрение данных мероприятий позволит сократить 

потребление ТЭР, повысить качество получаемого 

продукта и снизить выбросы вредных веществ. 

В программно-информационной системе «Опти- 

Мет» реализована связь с базой данных программноизмерительного 

комплекса СИАМС, хранящего информацию 

о петрографическом и рефлектограммном 

анализе поступающих углей. В частности, рефлектограммный 

анализ позволяет определить марки углей, 

которые вошли в смесь угольного концентрата каждого 

поставщика. Эти данные используются в расчетах 

характеристик кокса (холодной прочности М25 и

КИСЛОРОДНАЯ СТАНЦИЯ 

М40, истираемости М10, горячей прочности CSR и др.). 

Прочность кокса влияет на удельный расход кокса в 

доменных печах и, соответственно, на себестоимость 

чугуна и проката. 

Экономический эффект от внедрения и применения 

системы управления сырьевыми ресурсами 

«ОптиМет-Сырье» для оптимизации закупок угольного 

сырья, а также для оптимизации коксохимического 

и доменного производств, как единой системы, 

составляет от 3 до 15 млн долл. США для МК производительностью 

2–8 млн т чугуна/год. На основе результатов 

применения системы «ОптиМет» был проведен 

крупномасштабный промышленный эксперимент по 

обновлению закупаемой угольной шихты более чем 

на 50% на коксовых печах № 4–6 для доменных печей 

№ 1–3 ОАО «Северсталь» [1, 3, 4]. Только за 5 мес 

2002 г. был получен эффект более 170 млн руб. 

Решение проблемы оптимизации угольной сырьевой 

базы позволяет в значительной степени решить и 

проблему снижения энергопотребления УМК на 100– 

120 тыс. т у.т/год. 

Совершенствование сталеплавильного производства. 

Структура сталеплавильного производства 

(СПП) соответствует примерному соотношению конвертерного 

(63%), электросталеплавильного (13%) и 

мартеновского (23%) производств, характерному для 

металлургии России конца XX — начала XXI вв. [9]. 

Доля непрерывнолитой стали (75%) принята несколько 

больше, чем в среднем по России (52–58%) [9], и 


ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА, ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЭР - 6,379.4 ТЫС. Т У.Т. 

ОПТИМИЗАЦИЯ КХП И СПП (ОПТИМАЛЬНЫЙ БАЛАНС). 

УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ЭНЕРГИИ - 5,463 МКАЛ/Т СТАЛИ 

ПОКУПНЫЕ ЭНЕРГОРЕСУРСЫ: 

УГОЛЬ 4,358.2 ТЫС. Т 

Т Э Ц - П В С 

ПОКУПНЫЕ УГЛИ УГОЛЬ 

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ 1,711.1 МЛН. М3 

УГОЛЬ 

4025 259 ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ 1,739.2 МЛН. КВТ*Ч 

36.4 

32.2 

УГЛЕПОДГОТОВКА НОВ. ТЕХН. МЕТ. ОКАТ. 

158 

КОТЛЫ 

10 МПа 

1339 

K 

УСТК 

4025 

КОКСОВЫЕ БАТАРЕИ 

2866 

352 

ОТОПЛЕН. 

148 

УГАР 

8.7 

2866 

1130 

0.01 

КМ 91.5 

ХИМ. 

ЦЕХА 

КМ 

1130 

КОКС СМОЛА 

БЕНЗОЛ 

ПОТЕРИ 

269 

35.1 

МАЗУТ 

УГОЛЬНАЯ ШИХТА 

19.5 0.06 

165 

370 

2931 

529 

АГЛО- ДОМЕННЫЕ ПЕЧИ 

КАУПЕРЫ 

ФАБРИКА 1269 

187 

0.40 

МАРТЕН 

0.08 

511 

ЭСПЦ 

43.7 

ККЦ 

194 

K 

649 

ПРОКАТ 

141 

БЛОКИ 

РАЗДЕЛЕНИЯ 

ВОЗДУХА 

1978 

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ 

0.35 

У 

51.4 474 

2456 

50.1 0.34 60.5 У 43.7 630 54.1 9.8 63.5 

300 

0.06 

450 50.0 

18.9 

18.5 478 

152 

ПОТЕРИ 

КМ 

ДОМЕННЫЙ ГАЗ 

103 

328 

КОКСОВЫЙ ГАЗ 

0.16 

КУ СИО КНГ ОКГ КУ СИО 

0.04 0.03 158 35.8 45.1 95.9 

350 

КНГ 

54.1 

T/O 

КИСЛОРОД 

ПАР ВЭР 

620 

0.02 435 317 

18.3 

91.6 

ПРОЧИЕ 

109 

232 

0.06 

0.43 

79.0 

51.4 

ПТ 

5.2 

ТУЭС 

ГТУ / ПГУ 

69.9 

КС 

K ГТ 

32.5 

ПТ 

КУ 

ПВК 

ХВО 

61.0 

237 

4.2 

27.8 

0.01 

0.01 

45.2 

68.5 

66.9 158 

31.6 1083 

ПТ K 

299 

ПАРОВАЯ 

НАГРУЗКА 

ГОРОД-20.8 

СН 

145 748 

ПТ ПТ 

219 

ГОРЯЧАЯ 

ВОДА 

ГОРОД-133 

1516 

ЭЛЕКТРО- 

ЭНЕРГИЯ 

Рис. 1. Топливно-энергетический баланс усредненного металлургического комбината после оптимизации КХП и СПП 

определяется исходя из того, что в основном мартеновская 

сталь разливается на слитки в изложницы. 

Сравнение энергопотребления конвертерного и 

электросталеплавильного производств отечественных 

металлургических комбинатов с лучшими зарубежными 

металлургическими предприятиями [6, 7] показывает 

существенные резервы экономии энергоресурсов. 

С помощью программы «ОптиМет» проведена 

оптимизация сталеплавильного производства УМК по 

энергетическому и экологическому критериям в следующих 

направлениях: 

– совершенствование структуры СПП за счет закрытия 

мартеновского производства (с увеличением 

конвертерного и электросталеплавильного производств) 

и полного перехода на непрерывную разливку 

стали, в результате чего сокращаются вредные выбросы, 

повышается выход годного проката, снижается 

энергопотребление МК более чем на 400 тыс. т у.т. в 

год при неизменном объеме выпуска проката; 

– снижение энергопотребления в конвертерном 

производстве стали до уровня лучших зарубежных 

фирм: кислорода (на 10–20 м 3 /т), электроэнергии (на 

5–8 кВт·ч/т) [6, 7] и др.; 

– максимально возможное использование ВЭР 

сталеплавильного производства [10], включая реализацию 

режимов отвода газов конвертера без дожигания 

с коэффициентом избытка воздуха 0,05–0,11, использование 

конвертерного газа (150–180 тыс. т у.т/ 

год) и пара котлов-охладителей ОКГ; 

62.2 

63.3 

31.6 

174 

ГУБТ 

45.4 

ОЭС 

564 

5 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

5 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


– совершенствование конвертерного производства 

стали за счет дожигания СО в полости конвертера 

применения комбинированной продувки, подачи 

угля в конвертер, что позволяет сократить долю чугуна 

в металлошихте на 10% [11] и, соответственно, уменьшить 

производство агломерата, кокса и связанные с 

ними вредные выбросы. 

Энергопотребление в конвертерном производстве 

по сравнению с другими производствами незначительно, 

однако внедрение энергосберегающих проектов 

и новых технологий в нем позволяет получить 

существенно большую экономию ТЭР по УМК в целом 

(около 1 млн т у.т. в год). 

Определение энергетического и экологического 

эффекта при совершенствовании коксохимического 

и сталеплавильного производств. Оптимизацию 

топливно-энергетического баланса УМК осуществляли 

по 19 оптимизируемым параметрам КХП и 12 

оптимизируемым параметрам СПП в соответствии с 

энергетическим и экологическим критериями. Система 

«ОптиМет» позволила оценить экономический, 

энергетический и экологический эффекты при реализации 

всех указанных выше мероприятий в комплексе. 

Энергобаланс УМК, полученный в результате оптимизации 

КХП и СПП, представлен на рис. 1. 

Для определения приземных концентраций вредных 

веществ из выбросов УМК на локальном уровне 

из «ОптиМет» [4] вызывается программа расчета рассеивания 

Industrial Source Complex (ISC). 

Суммарное экологическое воздействие зависит 

от размещения источника выбросов и распределения 

плотности населения. Распределение населения 

России введено в базу данных Геоинформационной 

системы (ГИС) «Карта 2008» на основе данных переписи 

2002 г. В новой версии программы «ОптиМет» 

реализовано подключение карты России для любого 

региона, при этом результаты расчета рассеивания 

вредных выбросов (рис. 2), численности населения и 

воздействия на здоровье людей (рис. 3) отображаются 

на карте ГИС. 

В результате оптимизации КХП и СПП энерготехнологической 

системы УМК уменьшится количество 

вредных выбросов в атмосферу, тыс. т: пыли на 7,6 

(17%), SO2 на 5,5 (18%), NOx на 3,7 (16 %), CO на 73 (23%) 

и парниковых газов в пересчете на СО2 на 4,0 млн т 

(21%). Это приведет к уменьшению воздействия выбросов 

на здоровье населения на локальном уровне: 

для Новокузнецка и его окрестностей с населением 

1,5 млн чел. на площади 100×100 км 2 смертность сократится 

на 58 чел. (с 291 до 233). Снижение ущерба 

окружающей среде косвенно оценивается по стоимости 

сохраненных человеческих жизней. 

Оценку стоимости среднестатистической жизни 

(ССЖ) для России проводили путем сопоставления 

валового внутреннего продукта (ВВП) на душу 

населения в различных странах по методике, представленной 

в [1, 2, 5]. Для условий России в 2009 г. 

ССЖ = 30 млн руб. без учета паритета покупательской 

способности (ППС) или VOSL = 2 млн долл. США 

Рис. 2. Рассеивание мелкодисперсной пыли 

до 10 микрон PM10 

Рис. 3. Распределение случаев хронической смертности 

от мелкодисперсной пыли PM10 (логарифмическая шкала) 

(Value of Statistical Life) с учетом ППС. Величина ССЖ 

для оценки ущерба от вредных выбросов отражает социальные 

потери общества и государства. Результаты 

расчета снижения ущерба от воздействия вредных выбросов 

УМК на здоровье населения при оптимизации 

КХП и СПП приведены в таблице. 

Таким образом, в результате оптимизации КХП 

и СПП УМК ущерб здоровью населения снизится на 

1740 млн руб. без учета ППС или на 116 млн долл. 

США с учетом ППС по данным на 2009 год. При этом 

будет достигнут энергетический эффект 1100 тыс. т 

у.т/год или 14,6% экономии энергоресурсов. 

В целом программно-информационная система 

«ОптиМет» представляет собой работоспособный высокоэффективный 

инструмент формирования и оценки 

реализации стратегии и тактики энергосбережения 

в рамках комплексной системы управления металлургическим 

комбинатом полного цикла. 

Выводы. 1. Реализована методология последовательности 

воздействия вредных выбросов на окружающую 

среду Impact Pathways применительно к кок-

сохимическому и сталеплавильному производствам 

металлургического комбината c применением геоинформационных 

систем. 

2. Показано, что оптимизация коксохимического 

и сталеплавильного производств энерготехнологической 

системы усредненного металлургического комбината 

производительностью 7,52 млн т проката в год 

по энергетическому и экологическому критериям позволит: 

– уменьшить количество вредных выбросов (частиц 

пыли, SO2, NOx, CO) и парниковых газов на 17– 

23%; 

– уменьшить воздействие выбросов на здоровье 

населения на локальном уровне в районе Новокузнецка, 

при этом смертность сократится на 58 чел. и снизится 

ущерб здоровью населения на 1740 млн руб. без 

учета паритета покупательской способности или на 

116 млн долл. США с учетом ППС; 

– получить экономию топливно-энергетических 

ресурсов — 1100 тыс. т у.т/год (14,6%). 


1. Султангузин, И.А. Научно-технические основы моделирования 

и оптимизации энерготехнологической системы 

металлургического комбината: Дис. … д-ра техн. наук. М. : 

МЭИ, 2005. – 414 с. 

2. Rabl, A., Spadaro, J.V. Public Health Impact of Air 

Pollution and Implications for the Energy System // Annual 

Reviews Energy Environment. – 2000. – Vol. 25. – P. 601–627. 

3. Султангузин, И.А., Ситас, В.И., Шомов, П.А. и др. 

Системный анализ влияния коксохимического производства 

на энерготехнологические, экологические и экономические 

показатели металлургического комбината // Кокс и 

химия. – 2006. – № 5. – С. 44–54. 

4. Ситас, В.И., Султангузин, И.А, Шомов, А.П. и др. 

Программно-информационная система «ОптиМет» управ- 


Снижение воздействия на здоровье населения и ущерба от выбросов УМК при оптимизации КХП и СПП 

Уровень 

ущерба 

Вредные 

вещества 

Функция доза– 

эффект (смерт./год), 

чел·(мкг/м3 ) 

Смертность 

Окрестности Новокузнецка 

Ущерб с учетом ППС, Ущерб без учета 

млн долл. США ППС, млн руб. 

Локальный РМ10 6,17·10 –5 51 102 1530 

SO2 1,29·10 –5 3 6 270 

NOx 3,96·10 –6 3 6 270 

CO 1,01·10 –7 1 2 30 

Итого 58 116 1740 

ления энергетическими и сырьевыми ресурсами металлургического 

комбината // Вестник МЭИ. – 2003. – № 5. – 

С. 114–119. 

5. Султангузин, И.А., Ситас, В.И., Шомов, П.А. и др. 

Сравнение оценки воздействия вредных выбросов металлургического 

комбината на здоровье населения по методикам 

расчета смертности и сокращения жизни // Металлургическая 

теплотехника: История, современное состояние, 

будущее. К столетию со дня рождения М.А.Глинкова: III 

Междунар. научно-практич. конф. (Москва, 1–3 февраля 

2006 г.). – С. 556–560. 

6. Energy Use in the Steel Industry // IISI. – Brussels. – 

September 1998. – 254 p. 

7. Энергия и черная металлургия: Отчет Междунар. 

инст. черной металлургии // ВЦП. – № М-01740. – М., 

14.04.86. – 317 с. (Energy and Steel Industry: Report of IISI. – 

Brussels, 1982. – 244 p.) 

8. Исаев, М.В., Султангузин, И.А. Численное моделирование 

процессов горения в коксовой батарее // Матер. 

V Междунар. научно-практич. конф. «Энергосберегающие 

технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. 

Безопасность технологических процессов». – М. : Изд-во 

МИСиС, 2010 (в печати). 

9 Юзов, О.В., Седых, А.М. Тенденции изменения показателей 

работы предприятий черной металлургии России // 

Сталь. – 2004. – № 5. – С. 112–116. 

10. Курзанов, С.Ю., Султангузин, И.А., Яворовский, 

Ю.В., Хромченков, В.Г. Определение выхода газов из конвертера 

на основе математического моделирования сталеплавильного 

процесса // Тр. 4-й Всерос. школы-семинара 

молодых ученых и специалистов «Энергосбережение — теория 

и практика» (Москва, 15–17 октября 2008 г.). – М. : Издво 

МЭИ, 2008. – С. 280 – 283. 

11. Лякишев, Н.П., Шалимов, А.Г. Сравнительная характеристика 

состояния кислородно-конвертерного производства 

стали в России и за рубежом. – М. : Элиз, 2000. – 64 с. 

OPTIMIZATION OF COKE AND bY-PRODUCT PROCESS AND STEELMAKING 

bY ENERGY AND ENVIRONMENT CRITERIA 

© Sultanguzin I.A., PhD, prof.; Isaev M.V.; Kurzanov S.Yu 

The experience of integrated steelworks the fuel and energy balance creation on the base of open-end computation from 

raw materials to marketable rolling product is considered. The problem of coke plant and steel plant optimization by the 

energy and environmental criteria is solved. It is evaluated the environmental impact of integrated steelworks harmful 

emissions onto the health of population with a geoinformation system application. 

Keywords: integrated steelworks; coke; steel; fuel and energy balance; optimization; harmful emissions; environmental 

impact; mortality; value of statistical life; geoinformation system. 

5 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

5 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


УДК 669.14.018.262 : 621.78 

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГОРЯЧЕЙ 

ПРОКАТКИ И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО ОТЖИГА В АГРЕГАТАХ НЕПРЕРЫВНОГО 

ГОРЯЧЕГО ЦИНКОВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ВЫСОКОПРОЧНЫХ 

НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 

© Ящук Сергей Валерьевич; Родионова Ирина Гавриловна, д-р техн. наук; 

Зайцев Александр Иванович, д-р физ.-мат. наук; Шапошников Николай Георгиевич, канд. хим. наук 

ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина». 

Россия, Москва. E-mail: yashchuksv@gmail.com 

Гордиенко Анатолий Илларионович, д-р техн. наук, академик НАН Беларуси; 

Крылов-Олефиренко Виктор Васильевич, канд. техн. наук 

ГНУ «Физико-технический институт НАН Беларуси» 


Исследованы изменения механических свойств и параметров микроструктуры при термической обработке в агрегате непрерывного 

горячего цинкования высокопрочного листового проката различных систем легирования и классов прочности. Установлены оптимальные 

температуры термической обработки для получения требуемого и стабильного комплекса свойств, а также возможность 

получения низколегированных сталей различных классов прочности путем варьирования температуры термической обработки. 

Ключевые слова: высокопрочный автолистовой прокат; микролегированные стали; система легирования; технологические 

параметры; размер зерна; механические свойства. 

последние годы одним из основных направлений 

В разработки современных листовых автомобильных 

сталей является повышение физико-механических 

характеристик, позволяющее уменьшить массу автомобиля, 

обеспечить требования по безопасности, снижению 

расхода топлива. 

Для снижения массы автомобиля требуется повышение 

прочности автолистовых сталей при одновременном 

обеспечении высоких показателей пластичности 

(штампуемости), что является весьма сложной 

задачей [1]. 

В автомобилестроении высокопрочные низколегированные 

стали различных классов прочности в настоящее 

время наиболее востребованы. При высокой 

прочности они обладают хорошей свариваемостью и 

удовлетворительной деформируемостью в холодном 

состоянии. Требуемый комплекс свойств достигается 

путем подбора оптимальной системы легирования и 

технологических параметров производства (рис. 1). 

Для обеспечения определенного комплекса 

свойств помимо легирования основными элементами, 

вызывающими твердорастворное упрочнение (марганец, 

кремний), используют микролегирование титаном 

ниобием и ванадием [2]. В горячекатаном подкате 

измельчение зерна достигается путем окончания 

прокатки при относительно низких температурах. Выделяющиеся 

в ходе горячей прокатки карбонитриды 

микролегирующих элементов способны существенно 

затормозить рекристаллизацию, что обусловливает 

получение при γ→α-превращении образование мелкого 

зерна феррита. При производстве холоднокатаного 

проката конечная структура формируется в процессе 

отжига. В то же время частицы, формирующиеся 

в процессе горячей прокатки размерами (в среднем) 

0,1–0,5 мкм могут быть зародышами новых зерен при 

рекристаллизационном отжиге холоднокатаного проката. 

Увеличение количества этих частиц должно приводить 

к некоторому уменьшению размера зерна. Возможность 

такого влияния определяется температурой 

нагрева под прокатку, которая должна обеспечить 

растворение частиц карбонитридов, и температурой 

окончания прокатки, со снижением которой увеличивается 

количество выделившихся частиц [3]. 

Более мелкодисперсные частицы, выделяющиеся 

при охлаждении проката (после горячей прокатки), а 

также при охлаждении смотанного рулона, и в процессе 

отжига могут вызвать упрочнение по механизму 

дисперсионного твердения. Возможность выделения 

таких частиц в процессе охлаждения определяется 

температурой смотки. При температуре ниже 550 °С 

из-за подавления диффузионных процессов такие 

частицы практически не образуются. В интервале 

температур 550–600 °С образуется максимальное количество 

мелкодисперсных частиц, что обеспечивает 

наибольший эффект от дисперсионного твердения. 

Повышение температуры смотки приводит к укрупне- 

Выплавка 

Горячая Холодная Рекристаллизационный 

Дрессировка 

прокатка прокатка 

отжиг (АНГЦ) 

Рис. 1. Технологическая схема производства холоднокатаных высокопрочных низколегированных сталей

Таблица 1. Химический состав исследованных сталей 

нию выделяющихся частиц, эффективность дисперсионного 

твердения снижается, но при этом повышается 

пластичность. Следует также учитывать возможность 

довыделения частиц в процессе отжига до определенных 

температур, а также растворения их (особенно 

при их малых размерах) в процессе отжига при более 

высоких температурах. 

При пониженных температурах смотки в твердом 

растворе сохраняются микролегирующие добавки, и в 

процессе последующего отжига выделяются еще более 

мелкодисперсные частицы, не растворяющиеся при 

более высоких температурах отжига. Очевидно, что 

возможность выделения и растворения таких частиц 

связана со многими факторами, в том числе с кинетикой 

процесса, что может затруднить достижение стабильного 

комплекса свойств. 

Частицы, выделяющиеся на разных этапах технологии, 

имеют различную морфологию и оказывают 

различное влияние на конечный комплекс свойств. 

Влияние химического состава и основных технологических 

параметров на формирование структуры и 

свойств горячеоцинкованного проката из микролегированных 

сталей изучали на опытных образцах из сталей 

различных систем легирования. Их химический 

состав (табл. 1) выбирали на основе анализа мирового 

опыта производства холоднокатаного горячеоцинкованного 

проката из микролегированных сталей с пределом 

текучести 300–450 МПа. 

Выбранные варианты химического состава различаются 

содержанием углерода, марганца и ниобия. Состав 

варианта 1 отличается более высоким содержанием 

углерода и ниобия. Варианты 2 и 3 при одинаковом 

содержании ниобия и близком содержании углерода 

имеют различное содержание марганца. Вариант 4 содержит 

наименьшее количество микролегирующих 

добавок и предназначен для получения проката более 

низкого класса прочности при высоком относительном 

удлинении. Содержание остальных элементов в 

рассматриваемых сталях примерно одинаково. 

При выборе системы легирования и технологических 

параметров очень важную роль играют процессы 

формирования и выделения основных избыточных 

фаз, влияющих на конечный комплекс свойств [3, 4]. 

В связи с этим для более обоснованного анализа результатов 

эксперимента были проведены термодинамические 

расчеты равновесных долей основных избыточных 

фаз, присутствующих в виде выделений в 

исследованных сталях. Расчеты проводили по оригинальной, 

разработанной во ФГУП «ЦНИИчермет им. 

И.П.Бардина» методике термодинамического анализа 


Вариант 

Содержание элементов, мас. % 

состава C Si Mn P S Al N Nb Ti 

1 0,09 

0,65 

0,06 

2 

3 

0,07 

0,06 

>0,2 

0,85 

0,75 

>0,01 >0,15 0,04 >0,008 

0,04 

0,04 

>0,002 

4 0,07 0,35 0,02 

температурных зависимостей равновесных долей фаз 

в сталях [5]. 

Основные типы частиц, которые могут присутствовать 

в исследованных сталях и оказывать влияние 

на свойства — нитрид титана и карбонитрид ниобия. 

Расчетная температура полного растворения карбонитрида 

ниобия и нитрида алюминия в исследованных 

сталях не превышает 1170 °С (рис. 2), что обеспечивает 

их полное растворение при обычно применяемых 

температурах нагрева под прокатку (~1200 °С) и, 

следовательно, практически полный переход ниобия, 

углерода и азота в твердый раствор. При содержании 

титана в исследованных сталях не более 0,002% доля 

выделений нитрида титана при этих температурах 

незначительна (см. рис. 2), что делает маловероятным 

его влияние на измельчение зерна. В то же время 

присутствие в стали большего количества частиц нитрида 

титана может неоднозначно влиять на уровень 

прочностных характеристик. С одной стороны, такие 

частицы тормозят рост аустенитного зерна при нагреве 

под прокатку, что должно приводить к повышению 

прочности, с другой стороны, частицы нитрида титана 

могут быть подложкой для выделения частиц карбида 

ниобия, что снижает эффективность упрочнения. 

Поэтому незначительное изменение содержания титана 

в стали может привести к превалированию одного 

из двух процессов, а, следовательно, к нестабильности 

комплекса свойств. Кроме того, повышение содержания 

микролегирующих элементов, в данном случае 

титана (одновременно с ниобием), может приводить к 

смещению процессов рекристаллизации в область более 

высоких температур. 

Равновесная доля фаз, моль 

0,00035 

0,00030 

0,00025 

0,00020 

0,00015 

0,00010 

0,00005 

α+цементит 

1 

2 

3 

4 

α+γ γ 

Nb(C, N) 

TiN 

0,00000 

500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 

Температура, °С 

Рис. 2. Расчетные температурные зависимости равновесных 

мольных долей карбонитридных фаз в исследованных 

сталях (химический состав вариантов 1–4) 

5 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

5 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Таблица 2. Технологические параметры производства 

Технологические параметры 

Вариант 

Горячая прокатка 

Ткп, °С Тсм, °С 

Холодная прокатка 

Степень Толщина 

обжатия проката, мм 

Рекристаллизационный отжиг 

Время нагрева Время выдержки 

до Тотж, с при Тотж , с 

1-1* 900 640 64 1,0 160 50 

1-2* 910 600 67 

2 880 570 50 2,0 240 85 

3 840 600 59 1,0 210 75 

4 870 600 56 1,2 210 65 

* Варианты 1-1 и 1-2 имеют одинаковый химический состав при разной температуре смотки в рулон. 

Таблица 3. Механические свойства исследованных образцов при различных температурах отжига 

Темпера 

тура отжига, 

°С 

Термообработка Термообработка и дрессировка 

Расчетные температуры Ac3 для исследованных 

сталей находятся в интервале 830–870 °С. Поэтому 

при сравнительно высоких температурах окончания 

прокатки 840–860 °С можно осуществлять горячую деформацию 

в аустенитной области и обеспечить в ходе 

ее интенсивное выделение частиц карбида ниобия. Поскольку 

реакция образования Nb(C, N), как правило, 

не завершается, в твердом растворе после окончания 

горячей прокатки сохраняется некоторое количество 

ниобия. 

На основании термодинамических расчетов можно 

сделать вывод о том, что температура нагрева под 

прокатку 1200 °С обеспечивает полное растворение 

частиц карбонитрида ниобия. Температура окончания 

прокатки 840–860 °С приводит к измельчению зерна в 

подкате, а также к возможности сохранения некоторого 

количества ниобия в твердом растворе после окончания 

горячей прокатки. 

Полученные образцы подвергали горячей, холодной 

прокатке и отжигу при различных темпера- 

Термообработка, дрессировка 

и искусственное старение 

σт, МПа σв, МПа δ4, % δтек, % σт, МПа σв, МПа δ4, % δтек, % σт, МПа σв, МПа δ4, % δтек, % 

Вариант 1-1, Тсм=642 °С, εдр =1,5% 

760 459 497 20 8,2 431 496 20 2,8 436 496 19 3,4 

800 416 465 25 10,6 384 452 25 3,6 378 448 25 4,1 

840 374 429 27 9,5 366 444 24 0 369 448 26 2 

Вариант 1-2, Тсм=602 °С, εдр =1,5% 

760 473 513 17 2,3 462 518 17 4,2 463 519 17 4,6 

800 433 457 24 10,6 415 449 21 5,7 419 473 23 4,3 

840 397 441 24 11,2 381 450 27 3,4 389 459 24 4,3 

Вариант 2, Тсм = 570 о С, εдр =1,5% 

760 441 503 17 4,1 434 509 17 2,4 436 509 16 3,0 

800 415 478 21 5,0 398 484 20 2,0 390 480 20 2,4 

840 389 452 25 5,3 372 463 24 2,2 372 467 25 2,9 

Вариант 3, Тсм = 608 °С, εдр =1,5% 

760 427 472 24 8,6 405 489 22 2,7 398 480 21 2,8 

800 406 450 28 7,6 383 465 26 2,0 390 474 26 2,9 

840 396 440 28 7,2 370 456 28 2,4 367 456 27 2,8 

Вариант 4, Тсм = 600 °С, εдр =1,5% 

760 386 424 28 8,2 371 435 24 3,0 365 429 23 3,1 

800 348 388 28 9,1 328 393 24 2,0 338 407 24 2,9 

840 323 371 32 8,3 309 386 29 0п 304 386 28 2,9 

турах. Температура нагрева под прокатку составляла 

1150 °С, температура окончания прокатки на полосы 

840–910 °С, после прокатки полосы сматывали в рулон 

при 570–640 °С, причем образцы состава варианта 

1 сматывали при различных температурах. Далее 

осуществляли холодную прокатку со степенями обжатия 

50–67% в зависимости от толщины подката. 

Далее образцы подвергали рекристаллизационному 

отжигу по режиму, моделирующему отжиг в агрегатах 

непрерывного горячего цинкования при температурах 

выдержки 760–840 °С и различном времени 

нагрева, выдержки и охлаждения (в зависимости от 

толщины проката). Далее образцы подвергали дрессировке 

с обжатием 1,5%. Значения технологических 

параметров для состава каждого варианта приведены 

в табл. 2. 

Результаты механических испытаний на растяжение 

после отжига при температурах 760, 800, 840 °С, 

после отжига и дрессировки, а также после отжига, 

дрессировки и искусственного старения в течение 1 ч

Рис. 3. Состав и морфология выделений цементита 

(состав варианта 3, Тотж = 800 °С) 

при 100 °С (имитация естественного старения в течение 

3 мес) приведены в табл. 3. 

Для составов всех вариантов повышение температуры 

отжига приводит к снижению прочности и 

повышению пластичности. Непосредственно после 

термической обработки образцы имели очень высокие 

значения длины площадки текучести — 8–11%. 

Это свидетельствует о том, что углерод, не связанный 

в карбонитрид ниобия (а возможно, и азот, не связанный 

в карбонитрид ниобия или нитрид алюминия), в 

процессе охлаждения осаждается на дислокациях в 

виде сегрегаций или цементитных выделений. Морфологию 

и состав выделений цементита оценивали методом 

сканирующей электронной микроскопии (рис. 3). 

Интересно отметить, что выделения цементита размерами 

менее 1 мкм содержат не только углерод и железо, 

но и марганец. 

Очевидно, что такой прокат без дрессировки не может 

быть использован, так как в процессе его обработки 

(штамповки) на поверхности будут образовываться 

линии сдвига (линии Чернова–Людерса). Дрессировка 

с обжатием 1,5% приводит для проката большинства 

вариантов состава к существенному уменьшению длины 

площадки текучести (до 5%). Минимальные (для 

каждого состава стали) значения длины площадки 

текучести (или ее отсутствие) после дрессировки достигнуты 

при температуре отжига 840 °С. Следует 

также отметить, что для стали всех вариантов состава 

после дрессировки несколько снижается и значение 

предела текучести. 

На образцах стали состава варианта 1-2 после отжига 

при всех трех температурах отжига длина площадки 

текучести имела наиболее высокое значение 

после дрессировки — на пределе требований, позволяющих 

избежать появления при штамповке линий сдвига 

(5%). Это может быть связано с наиболее высокой 


а 

в 

д 

Рис. 4. Микроструктура опытных образцов 

исследованного металла: 

а — вариант 1-1, Тотж = 760 °С, σт = 431МПа; б — вариант 1-2, 

Тотж = 760 ºС, σт = 462 МПа; в — вариант 2, Тотж = 800 ºС, 

σт = 398 МПа; г — вариант 3, Тотж = 800 ºС, σт = 383 МПа; 

д — вариант 4, Тотж = 800 ºС, σт = 328 МПа. Увеличение ×1000 

температурой окончания прокатки (910 °С) и низкой 

температурой смотки (600 °С), что препятствует выделению 

частиц карбонитрида ниобия при окончании 

прокатки и последующем охлаждении, а следовательно, 

приводит к сохранению в подкате повышенного содержания 

углерода, не связанного в стойкие карбиды. 

Кроме того, при таких режимах возможно сохранение 

в твердом растворе и азота. Для его полного связывания 

в карбонитрид ниобия или нитрид алюминия требуются 

также более низкие температуры окончания 

прокатки и/или более высокие температуры смотки. 

При кратковременном отжиге, характерном для агрегатов 

горячего цинкования, углерод и азот не успевают 

выделиться в виде стойких соединений. Повышенное 

содержание свободного углерода и азота может быть 

причиной проявления склонности к старению (после 

искусственного старения относительное удлинение 

образцов состава варианта 1-2, отожженных при 

840 °С, снизилось на 3%). Для подавления склонности 

к старению и уменьшения длины площадки текучести 

целесообразны более низкие температуры окончания 

прокатки — не более 880 °С и/или более высокие температуры 

смотки — не менее 620 °С. Вероятно, снижение 

температуры окончания прокатки ниже 850 °С не 

б 

г 

5 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Таблица 4. Параметры микроструктуры 

Температура Размер зерна, мкм 

Вариант отжига 

(Тотж),°С 

dпопер dпрод dср 

dпрод / 

dпопер 

1-1 760 3,9 5,9 4,9 1,51 

800 4,2 6,3 5,25 1,5 

840 5,4 6,5 5,95 1,2 

1-2 760 3,5 4,7 4,1 1,34 

800 4,3 5,5 4,9 1,28 

840 5,0 6,0 5,5 1,2 

2 760 4,3 7,9 6,1 1,84 

800 4,9 7,7 6,3 1,63 

840 5,2 7,6 6,4 1,46 

3 760 4,5 7,9 6,2 1,75 

800 4,4 8,7 6,5 1,97 

840 4,9 8,5 6,7 1,73 

4 760 5,5 7,9 6,7 1,44 

800 5,7 7,9 6,8 1,39 

840 6,0 8,5 7,25 1,42 

целесообразно, так как при низких температурах прокатки 

высокопрочных сталей на непрерывных широкополосных 

станах существенно возрастают нагрузки 

на двигатели стана. Повышение температуры смотки 

более 640 °С также не целесообразно, так как при этом 

увеличивается размер образующихся в подкате частиц 

и снижаются прочностные характеристики. Оптимальный 

интервал температур смотки 550–650 °С. 

До проведения анализа влияния технологических 

параметров на уровень механических характеристик 

были выполнены металлографические исследования 

образцов проката из стали исследованных составов 

после лабораторной термической обработки. На рис. 4 

представлена микроструктура образцов после отжига 

при 800 °С, а в табл. 4 — характеристики микроструктуры. 

Результаты исследования микроструктуры проката 

позволили выявить следующие закономерности. 

Для всех вариантов составов с повышением температуры 

отжига размер зерна увеличивается. Это связано 

прежде всего с полнотой протекания рекристаллизационных 

процессов. Наиболее мелкое зерно при неравномерной 

микроструктуре (особенно при низкой 

температуре отжига) получено на образцах варианта 

1-2 (см. рис. 4, б), при том же химическом составе, 

что и для варианта 1-1. В структуре стали варианта 

1-2 наряду с крупными зернами наблюдаются участки 

с очень мелким зерном, что свидетельствует о недостаточно 

полном протекании рекристаллизационных 

процессов. Для варианта 1-1 этот эффект выражен в 

значительно меньшей степени. 

Отмеченные выше особенности технологии для 

варианта 1-2 — наиболее высокая температура окончания 

прокатки (910 °С) и низкая температура смотки 

(600 °С), приводящие к уменьшению мольной доли 

карбонитрида ниобия в подкате и, следовательно, к 

увеличению содержания углерода и ниобия, не связан- 

σ т , σ в , МПа 



σ т, МПа 

550 

500 

450 

400 

350 

300 

250 

200 

0 

740 760 780 800 


820 840 860 

550 

500 

450 

400 

350 

300 

250 

1-2 

1-1 

1-2 

1-2 

1-1 

1-1 

200 

0 

740 760 780 800 


820 840 860 

500 

450 

400 

350 

300 

250 

200 

Рис. 5. Механические свойства стали исследованных 

составов при различных температурах отжига: 

а — варианты 1-1 и 1-2; б — варианты 2 и 3; в — вариант 4 

500 

450 

400 

350 

2 

3 

2 

3 

2 

3 

740 760 780 800 

Температура, °C 

820 840 

0 

860 

1-2 

4 

4 

4 

1-1 

1-2 

1-1 

1-2 

300 

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 

Рис. 6. Влияние среднего размера зерна феррита 

на предел текучести стали 

ных в стойкие карбонитриды, помимо склонности к 

старению и увеличению длины площадки текучести — 

приводят (из-за выделения мелкодисперсных частиц 

карбонитрида ниобия в процессе нагрева при отжиге) 

к смещению начала рекристаллизации в область более 

высоких температур. Однородная рекристаллизован- 

1-1 

2 

3 

Средний размер зерна феррита, мкм 

2 

2 

3 

3 

σВ 

σT 

δ4 

σВ 

σT 

δ4 

σ в 

δ 4 

4 

σ т 

4 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

4 

δ4, % 

δ 4 , % 

δ 4 , %

ная микроструктура стали данного варианта состава 

наблюдается только после отжига при 840 °С. 

Основные результаты анализа влияния технологических 

параметров на комплекс свойств (рис. 5) сводятся 

к следующему. 

С повышением температуры отжига снижаются 

прочностные характеристики, особенно предел текучести 

(главным образом, из-за укрупнения зерна 

(рис. 6)), а пластичность повышается (из-за более полного 

протекания рекристаллизационных процессов, 

повышения однородности структуры). 

Следует отметить, что для состава варианта 1-2 

после отжига при 760 °С получены очень низкие значения 

относительного удлинения — 17%, что связано 

с неоднородной структурой стали из-за недостаточно 

полного протекания рекристаллизационных процессов. 

По причине присутствия ниобия в твердом растворе 

перед началом отжига и соответствующего смещения 

рекристаллизационных процессов в область 

более высоких температур удовлетворительный уровень 

пластичности стали состава варианта 1-2 получен 

только после отжига при 800 °С. 

Наиболее высокая пластичность во всем интервале 

температур отжига получена для составов вариантов 3 

и 4. Этим подтверждается, что снижение содержания 

микролегирующих элементов позволяет получать высокий 

комплекс свойств при более низких температурах 

отжига (из-за смещения рекристаллизационных 

процессов в область более низких температур). Уровень 

прочностных характеристик стали составов 2, 3, 

4 закономерно оказался ниже, чем для стали состава 1 

из-за формирования более крупного ферритного зерна. 

Это связано с меньшим содержанием ниобия. 

Таким образом, соблюдение определенных требований 

к параметрам горячей прокатки и смотки 

позволяет расширить диапазон температур отжига, 

обеспечивающий требуемый комплекс свойств, при 

отсутствии склонности стали к старению. 

В результате проведенных исследований установлены 

следующие закономерности влияния технологических 

параметров на свойства. Увеличение температуры 

отжига от 760 до 800 °С приводит к снижению 

предела текучести в среднем на 50 МПа, в то время как 

дальнейшее увеличение температуры отжига до 840 °С 

снижает предел текучести примерно на 20 МПа. Это 

связано с тем, что при низких температурах уровень 

свойств в большей степени определяется степенью 

протекания рекристаллизационных процессов. Для 

получения удовлетворительной пластичности и отсутствия 

склонности к старению предпочтительна температура 

отжига на уровне 800 °С. Но при этом может 

быть не обеспечена требуемая прочность. При необходимости 

использования более низких температур отжига 

с целью обеспечения требуемой прочности следует 

использовать более высокую температуру смотки 

(620–640 °С). 

Ниже приведен анализ возможностей обеспечения 

в прокате из исследованных сталей требований к 

сталям типа HSLA различных классов прочности. 


Результаты исследований показывают, что для стали 

состава 1 класс прочности 420 достигается только 

при температурах отжига 750–770 °С, независимо от 

температуры смотки (т.е. и для 640, и для 600 °С). При 

Тсм = 600 °С прочностные характеристики несколько 

выше, но пластичность находится на нижнем пределе 

предъявляемых требований. Поэтому для получения 

из стали рассматриваемого химического состава проката 

класса прочности 420 целесообразно производить 

смотку при 620–640 °С, а отжиг при 750–770 °С. 

Повышение температуры рекристаллизационного отжига 

до 800 °С снижает прочностные характеристики 

до класса 380. В случае смотки при 640 °С прокат, отожженный 

при 840 °С, обеспечивает только класс прочности 

340. Данный химический состав не является 

оптимальным для получения наиболее высокого комплекса 

свойств проката класса прочности 420. 

Для варианта состава 2 оптимальной температурой 

отжига является 800 °С, при которой достигается 

получение проката класса прочности 380. 

Вариант 3 обеспечивает получение проката класса 

340 во всем интервале температур, также возможно 

получение проката класса прочности 380 при температуре 

отжига 760 °С. 

Комплекс механических свойств образцов состава 

4 после отжига при 760 °С и дрессировки соответствует 

классу прочности 340. Повышение температуры отжига 

до 800 и 840 °С обеспечивает класс прочности 300 

(с минимальным запасом по пределу текучести при 

Тсм = 840 °С). 

Таким образом, для получения наиболее высокого 

и стабильного комплекса свойств, минимальной 

длины площадки текучести при отсутствии склонности 

к старению холоднокатаного проката при его 

термической обработке в проходных агрегатах (в 

частности, в агрегатах горячего цинкования) целесообразно 

обеспечить выделение основной части 

карбонитридных фаз еще в подкате, что достигается 

выбором оптимальных параметров горячей 

прокатки и смотки. Дополнительно на размер зерна 

и уровень механических свойств можно повлиять, 

варьируя температуру отжига, с увеличением 

которой снижаются прочностные характеристики 

(из-за увеличения размера зерна) и повышается 

пластичность (из-за более полного протекания рекристаллизационных 

процессов и формирования 

более однородной структуры). 

Анализ полученных результатов показал возможность 

обеспечения требуемого комплекса свойств 

высокопрочного проката из сталей типа HSLA, микролегированных 

ниобием. Повышение класса прочности 

достигается при увеличении содержания ниобия 

и марганца. Кроме того, показана возможность получения 

проката различных классов прочности из стали 

одного химического состава путем варьирования температуры 

смотки и рекристаллизационного отжига. 

Работа выполнена в рамках государственного 

контракта № 02.513.12.3060 от 01.06.2009г. 

6 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



1. Шахпазов, Е.Х., Зайцев, А.И., Родионова, И.Г. Современные 

проблемы металлургии и материаловеденья стали 

// Металлург. — 2009. — № 4. — С. 25–31. 

2. Nastich, S.Yu., Morozov, Yu.D., Marchenko, V.N. et al. 

Development and production of high-strength steel for bodies 

and frames of heavy-duty dump trucks at «UralSteel» // Int. 

Seminar “Modern developments in metallurgy and technologies 

of steel for automotive industry” (Moscow, 2004). — P. 161–168. 

3. Рыбкин, Н.А., Родионова, И.Г., Шапошников, Н.Г. 

и др. Разработка подходов к выбору оптимальных систем 

легирования и технологических параметров производства 

горячекатаных высокопрочных низколегированных сталей 

для автомобилестроения // Металлург. — 2009. — № 8. — 

С. 50–56. 

4. Родионова, И.Г, Зайцев, А.И., Шапошников, Н.Г. 

и др. Влияние химического состава и параметров производства 

на формирование наноструктурной составляющей 

и комплекса свойств высокопрочных низколегированных 

конструкционных сталей // Металлург. — 2010. — № 6. — 

С. 33–39. 

5. Шапошников, Н.Г., Могутнов, Б.М., Полонская, 

С.М. и др. Термодинамическое моделирование как инструмент 

совершенствования технологии нагрева слитков стали 

12Х18Н10Т под прокатку // Материаловедение. — 2004. — 

№ 11. — С. 2–9. 

EFFECT OF CHEMICAL COMPOSITION AND TECHNOLOGICAL PARAMETERS 

OF HOT ROLLING AND RECRYSTALLIZATION ANNEALING IN CONTINUOUS 

HOT DIP GALVANIZING LINE ON STRUCTURE AND PROPERTIES 

OF HIGH‑STRENGTH LOW‑ALLOYED STEELS 

© Yashchuk S.V.; Rodionova I.G., PhD; Zaitsev A.I., PhD, prof.; Shaposhnikov N.G., PhD; 

Gordienko A.I., PhD; Krylov-Olefirenko V.V., PhD 

Changes of mechanical properties and microstructure parameters after the heat treatment in continuous hot dip galvanizing 

line of high-strength steel sheet of different systems of alloying and types of strength have been analyzed. The 

optimal temperature of heat treatment to obtain the requested and stable complex of properties have been ascertain as 

well as the possibility of obtaining low-alloy steels of different strength types by varying the temperature of heat treatment. 

Keywords: high-strength automobile body sheet; microalloyed steel; alloying systems; technological parameters; grain 

size; mechanical properties. 

ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ! 

Подписку на журнал «МЕТАЛЛУРГ» на 2011 год можно оформить: 

⇒ по Объединенному каталогу АРЗИ «ПРЕССА РОССИИ». «ПОДПИСКА-2011» (подписной индекс – 70535) 

⇒ непосредственно в редакции (как за наличный, так и за безналичный расчет с любого месяца). 

Стоимость 1 экз. журнала – 700 руб. без доставки. 

Стоимость годового комплекта (12 номеров) с доставкой – 9000 руб. 

Реквизиты для оформления подписки по безналичному расчету: 

Получатель: ЗАО "Металлургиздат" 

ИНН/КПП 7701164970/ 770101001; 107005 г. Москва, ул. 2-я Бауманская д. 9/23, оф. 468. 

Р/сч. 40702810638070100176 в Московском банке Сбербанка России, г. Москва. 

К/сч. 30101810400000000225, БИК 044525225 ; ОКПО 46523298, ОКОНХ 87100 

⇒ через Агентства (только для юридических лиц): 

ООО «Агентство «Артос-ГАЛ» Москва Тел.: (495) 160-58-47 

ООО «Интер-Почта» Москва Тел.: (495) 500-00-60 

ООО «Урал-Пресс» Екатеринбург Тел.: (343) 262-35-31 

В поле "Назначение платежа" 

должны быть указаны: 

• почтовый адрес доставки 

• юридический адрес 

• контактный телефон, факс, e-mail 

• подписной период 

• число подписных комплектов, 

которое Вы хотите получать 

⇒ В редакции Вы также можете 

подписаться на электронную 

версию журнала. 

Стоимость электронной 

подписки за год – 9000 руб.

УДК 669.715 

Гомогенизация — метод термообработки, происходящий 

при высокой температуре, приближающейся 

к ликвидусу (примерно 0,7–0,8 от температуры 

плавления), с целью исключения химической неоднородности 

вследствие протекания диффузионных 

процессов. Сплавы системы Al–Zn–Mg–Cu — самые 

твердые алюминиевые сплавы — супердюралюминий 

(с предельной прочностью 700 МПа), обладающие отличными 

механическими и сварочными свойствами. 

Недостатками этих сплавов являются склонность к 

коррозии под действием напряжений, низкое сопротивление 

развитию трещины и высокая чувствительность 

к надрезу. Длительный интервал между жидким 

и твердым состояниями в процессе кристаллизации 

обусловливает различие химического состава в середине 

и на границах дендритных ячеек. Наличие сбалансированных 

и несбалансированных эвтектик, которые 

появляются в структуре литых сплавов системы 

Al–Zn–Mg–Cu, ухудшает их механические свойства. 

Минимизировать или даже полностью исключить химическую 

неоднородность структуры сплавов можно 

проведением гомогенизирующего отжига. 

В процессе исследований были проведены эксперименты 

на образцах, химический состав которых 

соответствовал стандарту CSN 424222. Материал расплавляли 

в печи при 730 °C, температуру в печи определяли 

цифровым термометром с точностью ± 2 °C. В 

процессе плавления расплав обрабатывали рафинированной 

солью, а поверхность расплава очищали от шлака. 

Металл разливали в разогретую (до 220 °C) форму 

гравитационным способом. Отливки имели форму конических 

цилиндров размерами 40–50×100 мм. Химический 

состав испытуемого сплава Al–Zn5,5–Mg2,5– 

Cu1,5 приведен ниже, мас. %: Zn 5,21; Mg 1,89; Cu 1,47; 

Si 0,05; Fe 0,06; Al 91,30. 

Полученный сплав разделили на два комплекта 

образцов, которые подвергли гомогенизирующему 

отжигу в печи фирмы LAC. Первый комплект образцов 

нагревали до температур в интервале 410–530 °C 

с шагом 20 °C, отжиг продолжался в течение 8 ч. Вто- 


ОПТИМИЗАЦИЯ ГОМОГЕНИЗИРУЮЩЕГО ОТЖИГА СПЛАВА Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

© Вайсова Виктория 

FPTM, JEPU. Чешская Республика, г. Усть-над-Лабой. E-mail: vajsova@fvtm.ujep.cz 


В ходе гомогенизирующего отжига алюминиевых сплавов, полученных при непрерывном или полунепрерывном литье, химическая 

неоднородность уменьшается в отдельных дендритных ячейках (кристаллическая ликвация). Это – почти диффузионный процесс, 

происходящий при температуре, близкой к температуре жидкого материала. В этом процессе происходит превращение растворимых 

интерметаллических соединений и эвтектики в твердый раствор, что значительно замедляет кристаллическую ликвацию. Температура, 

продолжительность гомогенизации, размер дендритов и время диффузии влияют на процесс гомогенизации. Статья посвящена 

оптимизации процесса гомогенизации за счет его продолжительности и температуры гомогенизирующего отжига, которые влияют 

на механические свойства сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5. 

Ключевые слова: гомогенизирующий отжиг; сплав Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5; испытание микротвердости по Виккерсу; дендритная 

ликвация; EDX-анализ. 

Рис. 1. Микроструктура 

сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

до гомогенизирующего отжига 

(×200) 

рой комплект образцов выдерживали при постоянной 

температуре гомогенизирующего отжига 470 °C, но с 

разной продолжительностью — от 2 до 24 ч (2; 4; 6; 8; 

10; 12; 16; 20 и 24 ч). Исследование микроструктуры и 

микротвердости по Виккерсу (нагрузка 20 г в течение 

5 с) проводили на металлографических шлифах образцов 

до и после отжига. 

Структуру сплава выявляли методом цветного 

травления (реактив для травления — KMnO4). С помощью 

этого метода была обнаружена неоднородность 

химического состава дендритных ячеек (рис. 1). 

Микроструктуры образцов после гомогенизирующего 

отжига анализировали с помощью конфокального 

лазерного микроскопа LEXT (рис. 2). 

Анализ микроструктуры экспериментального 

сплава, термообработанного при различных температурах, 

показывает, что температура в интервале 430– 

450 °C недостаточна для подавления кристаллической 

ликвации. Вид структуры сплава (см. рис. 2, б и 2, в) 

показывает, что не все присутствующие растворимые 

эвтектики и интерметаллические соединения расплавились. 

Видно, что при высокой температуре (510 °C) 

эвтектики, расположенные вдоль дендритных ячеек, 

плавятся и появляются сфероиды расплавленных 

эвтектик. Изучение структуры сплава показало, что 

отжиг в интервале температур 470–490 °C является 

оптимальным условием для гомогенизации. 

В результате оценки микроструктуры всех образцов 

сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5, которые подвергали 

отжигу в течение 8 ч, и их микротвердости по Виккерсу 

(под нагрузкой 20 г в течение 5 с) установлено, 

6 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


а 

г 

Рис. 2. Микроструктура сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

при постоянной продолжительности отжига 8 ч (×100): 

а — до гомогенизации; б, в, г, д, е — при температуре: 430 °C; 

450 °C; 470 °C; 490 °C; 510 °C соответственно 

а 

г 

Рис. 3. Микроструктура сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

при постоянной температуре отжига 470 °C (×100) 

при различном времени обработки, ч: 

а — до гомогенизации; б, в, г, д, е — 2; 4; 6; 8; 12 и 20 

соответственно 

что оптимальной температурой гомогенизации является 

470 °C (рис. 3). Такая же температура была выбрана 

для обработки другой партии образцов, которые 

подвергали отжигу в течение 2–24 ч (см. рис. 3). 

Известно, что продолжительность гомогенизации 

зависит от структуры сплава (см. рис. 3, а). Структура 

сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5, до гомогенизации отлитого 

в разогретую форму, мелкозернистая, поэтому 

плавление интерметаллических соединений и диффузия 

элементов внутрь дендритных ячеек не требуют 

много времени. Время отжига при температуре 470 o C 

недостаточно (см. рис. 3, б и 3, в). Следует обратить 

внимание на то, что однородную плотную структуру 

можно сформировать при оптимальной продолжительности 

отжига (8–10 ч), когда плавление эвтектик в 

расплаве и диффузия элементов в твердый раствор завершены. 

При большей продолжительности гомогенизирующего 

отжига происходит удаление выделившейся 

фазы, и появляются поры в результате плавления и 

затвердевания эвтектик сплава (см. рис. 3, е). Зависимости 

твердости сплава от температуры и продолжительности 

гомогенизации приведены на рис. 4. 

Как следует из рис. 4, а, с увеличением температуры 

гомогенизирующего отжига (410–490 °C) микротвердость 

исследованного сплава в центре ден- 

б 

д 

б 

д 

в 

е 

в 

е 

HV0,02 

HV0,02 

180 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

180 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

0 410 430 450 470 490 510 530 

Температура гомогенизации, °С 

0 2 4 6 8 10 12 16 20 24 

Продолжительность гомогенизации, ч 

Рис. 4. Зависимость твердости сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

по Виккерсу: а — от температуры гомогенизации в течение 8 ч; 

б — от продолжительности гомогенизации при постоянной 

температуре (470 °C) 

дритных ячеек возрастает. Образцы сплава, которые 

гомогенизировали при 470–490 °C в течение 8 ч, имеют 

максимальную микротвердость по Виккерсу. При 

дальнейшем увеличении температуры твердость снижается. 

Это происходит из-за плавления эвтектик, 

которые появляются на границах зерен, и сфероидов 

расплавленных эвтектик, которые появляются внутри 

зерен. 

Из графика зависимости микротвердости сплава 

Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 по Виккерсу от продолжительности 

гомогенизации при 470 °C (см. рис. 4, б) можно 

установить следующее — после 2 ч гомогенизирующего 

отжига его микротвердость резко возрастает; при 

большей продолжительности гомогенизации (8–12 ч) 

— увеличивается медленно. Гомогенизирующий отжиг 

при 470 °C, продолжающийся более 20 ч, приводит 

к медленному снижению твердости исследованного 

материала, которое происходит из-за укрупнения частиц 

выделившейся внутри дендритных ячеек фазы в 

α-твердом растворе. В целом можно считать, что 2 ч 

гомогенизирующего отжига этого экспериментального 

сплава при 470 o C достаточно для достижения максимальной 

микротвердости по Виккерсу в центральной 

части дендритных ячеек. 

На основе EDX-анализа сплава Al–Zn5,5–Mg2,5– 

Cu1,5 до и после гомогенизирующего отжига (см. таблицу, 

рис. 5 и 6), можно сделать следующие выводы: 

– структура экспериментального сплава Al– 

Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 до гомогенизации состоит из 

α-твердого раствора и эвтектик: растворимых типа 

а 

б

Р4 

Р1 

Р6 

Р5 

Р5 

Р2 

Р3 

Р1 

Р3 

Р6 

Р8 

Р4 

Р7 

Результаты анализа сплава Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

Р2 

Места анализа 

Mg 

Содержание, мас. % 

Al Cu Zn 

До отжига (см. рис. 5) 

P1 1,77 76,14 7,43 14,67 

P2 1,42 64,00 22,60 11,98 

P3 2,17 76,66 4,68 16,49 

P4 2,16 85,03 1,20 11,60 

P5 2,17 85,07 1,28 11,48 

P6 2,10 81,06 2,56 14,27 

После отжига (см. рис. 6) 

P1 2,05 77,51 3,92 16,52 

P2 1,83 75,85 6,90 15,41 

P3 2,03 77,28 3,93 16,75 

P4 1,91 76,80 5,50 15,79 

P5 2,12 77,17 4,18 16,53 

P6 1,91 77,40 4,17 16,52 

P7 2,01 77,19 4,06 16,75 

P8 2,20 77,27 3,84 16,70 


α + Mg3Zn3Al2 (квазибинарные) или нерастворимых 

типа α + CuMgAl2. Обнаружено также присутствие растворимых 

тройных эвтектик: α + Mg5Al8 + Mg3Zn3Al2 и 

α + Mg3Zn3Al2 + MgZn2; 

– наличие эвтектики типа α + CuAl2 до отжига (см. 

рис. 5), которая может также появиться после короткого 

гомогенизирующего отжига. 

Выводы. 1. Гомогенизирующий отжиг в течение 

8 ч при 430–530 °C является оптимальным условием 

для гомогенизации в интервале температур 

470–490 °C. При повышении температуры выше 510 °C 

расплавленные эвтектики располагаются вдоль дендритных 

ячеек и появляются сфероиды расплавленных 

эвтектик. 

2. Времени отжига 2–6 ч при 470 °C недостаточно. 

Оптимальная продолжительность гомогенизации при 

470 °C составляет 8–10 ч, когда плавление растворимых 

эвтектик и диффузия элементов в твердый раствор 

завершены. 

3. Рассматривая микротвердость α-твердого раствора, 

можно определить оптимальные условия отжига 

— продолжительность отжига 8 ч в интервале температур 

470–490 °C. 

4. Гомогенизирующий отжиг, продолжающийся 

более 20 ч, приводит к медленному снижению микротвердости 

исследованного материала, которое происходит 

из-за укрупнения частиц выделившейся фазы 

внутри дендритных ячеек в α-твердом растворе. 


1. Michna, Š., Lukáč, I., Louda, P. et al. Aluminium 

materials and technologies from A to Z. – Adin s.r.o., 2005. ISBN 

978-80-89244-18-8. 

2. Lukáč, I., Michna, Š. Colour kontrast, struсture and 

defects in aluminium and aluminium alloys. Cambridge Int. 

Science Publishing, 2001. ISBN 18-983-26-70-3. 

3. Michna, Š., Nová, I. Technologie a zpracování kovových 

materiálu. – Adin, s.r.o., Prešov, 2008. ISBN 978-80-89244-38-6. 

4. Grígerová, T., Lukáč, I., Kořený, R. Zlievárenstvo 

neželezných kovov. – Praha, 1988. 063-566-88. 

OPTIMIZATION OF Al–Zn5.5–Mg2.5–Cu1.5 ALLOY HOMOGENIZING ANNEALING 

© Vajsova V. 

Рис. 5. Анализ сплава 

Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

до отжига, места анализа 

отмечены как P1–P6 

Рис. 6. Анализ сплава 

Al–Zn5,5–Mg2,5–Cu1,5 

после отжига при 

температуре 470 °C 

в течение 8 ч, места 

анализа отмечены 

как P1–P8 

In the course of homogenizing annealing of aluminum alloys being cast continually or semi-continually it appears that 

chemical inhomogeneity takes off within separate dendritic cells (crystal segregation). It is about a diffusional process that 

takes place at the temperature which approaches the liquid temperature of the material. In that process the transition of 

soluble intermetallic compounds and eutectic to solid solution occurs and it suppresses crystal segregation significantly. 

Temperature, homogenization time, the size of dendritic cells and diffusion length influence on homogenizing process. 

The article explores the optimization of homogenizing process in terms of its time and homogenizing annealing temperature 

which influence mechanical properties of Al–Zn5.5–Mg2.5–Cu1.5 alloy. 

Keywords: homogenizing annealing; Al–Zn5.5–Mg2.5–Cu1.5 alloy; Vickers micro-hardness test; crystal segregation; 

EDX analysis. 

6 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


УДК 621.793.18:620.22-419.8-492 

МНОГОСЛОЙНЫЕ НАНОСТРУКТУРНЫЕ 

ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ. 

ПОЛУЧЕНИЕ И АТТЕСТАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ 

И ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ 

© Левашов Евгений Александрович 1 , д-р техн. наук, проф., действительный член РАЕН; 

Петржик Михаил Иванович 1 , канд. физ.-мат. наук; 

Тюрина Марина Яковлевна 1 ; Кирюханцев-Корнеев Филипп Владимирович 1 , канд. техн. наук; 

Цыганков Петр Анатольевич 2 , канд. техн. наук; Рогачев Александр Сергеевич 1, 3 , д-р физ.-мат. наук 

1 Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». Россия, Москва. E-mail: levashov@shs.misis.ru 

2 МГТУ им. Н.Э.Баумана. Россия, Москва 

3 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН. Россия, Московская обл., Черноголовка 


Рассмотрено состояние проблемы получения и применения многослойных наноструктурных тепловыделяющих пленок и покрытий. 

Предложен метод получения бинарных покрытий Ti/Al. Изучены состав, структура, механические, адгезионные и трибологические 

свойства покрытий на подложках из различных материалов. Показано, что твердость покрытия Ti/Al увеличивается с уменьшением 

толщины единичного слоя. 

Ключевые слова: покрытие; слои; структура; состав; титан; алюминий; магнетронное напыление; твердость; модуль упругости; адгезия; 

трение. 

Создание многослойных (нанослойных) пленок и 

покрытий различного функционального назначения 

— бурно развивающееся направление нанотехнологии. 

Большой интерес представляют многослойные 

наноструктурные пленки и покрытия, в которых экзотермическая 

реакция между компонентами слоевой 

системы распространяется самостоятельно в режиме 

горения за счет выделяющегося при реакции тепла без 

внешних источников подогрева. 

Многослойные наноструктурные тепловыделяющие 

пленки и покрытия (МНТП) представляют собой 

чередующиеся наноразмерные слои элементов или 

соединений, способных к экзотермическому взаимодействию 

с выделением большого количества тепла. 

Они применяются для получения неразъемных соединений 

при пайке трудно совместимых материалов 

[1–8], а также для защиты информации, хранящейся в 

электронном устройстве [9]. 

В работе [1] впервые сообщалось о самоподдерживающейся 

реакции в многослойной нанопленке 

никель–алюминий (общей толщиной до 300 нм), отделенной 

от подложки. Важную роль в развитии исследований 

сыграла работа [2] (патент США 1996 г., в 

котором одновременно защищались метод получения 

наноноструктурных многослойных пленок и волновой 

реакционный процесс в них). Последующее десятилетие 

характеризуется нарастающим числом научных 

публикаций в разных странах, а также развитием 

практических приложений. Поскольку данная область 

исследований находится на стыке химической физики 

процессов горения, химии и материаловедения, многие 

результаты опубликованы в физических и химических 

журналах, другие — в материаловедческих. 

Защита информации, хранящейся в электронном 

устройстве, и конструкции самого этого устройства от 

несанкционированного доступа имеет большое значение 

в настоящее время. В современных электронных 

информационных устройствах предусмотрено несколько 

уровней защиты от несанкционированного 

доступа к хранимой в них информации: программный, 

аппаратный и технологический [10]. Программный 

уровень реализуется средствами операционной системы. 

Аппаратный уровень защиты предотвращает возможность 

использования информации в нештатных 

режимах работы блоков, заданных разработчиком. 

Технологический уровень защиты направлен на предотвращение 

воспроизведения структуры и электронной 

схемы устройства и предполагает разрушение 

блоков в случае их несанкционированного и нерегламентированного 

вскрытия или разборки. Тепловыделяющие 

многослойные наноструктурные пленки и покрытия 

имеют большую перспективу применения для 

защиты информации на технологическом уровне. 

Получают такие МНТП чаще всего послойным 

магнетронным напылением, которое позволяет осаждать 

слои однородного состава в течение длительного 

времени с постоянной скоростью роста слоя, что очень 

важно при осаждении сотен и тысяч чередующихся 

слоев. Метод осаждения многослойных реакционных 

нанопленок [2, 11–13] аналогичен разработанному ранее 

[14, 15] методу осаждения многослойных покрытий. 

Распыление реагентов происходит из двух или 

более одновременно работающих источников (магнетронных 

мишеней), подложки закреплены на вращающемся 

держателе и поочередно экспонируются потоком 

осаждаемого вещества то от одной, то от другой

мишени. Количество слоев равно числу оборотов держателя, 

а толщина каждого слоя определяется временем 

экспозиции (скоростью вращения), мощностью 

источника и расстоянием от источника до подложки. 

Процесс осуществляют, как правило, в среде особо 

чистого разреженного аргона при давлении до нескольких 

десятков Па (предварительно в камере напыления 

создается высокий вакуум). Необходимым 

условием является поддержание низкой температуры 

подложки, чтобы исключить реакцию между слоями и 

подавить взаимную диффузию на стадии осаждения. 

Обычно температура подложки должна быть близка к 

комнатной в течение всего времени осаждения пленки. 

Многослойная реакционная система обладает избытком 

химической энергии, энергии упругого напряжения 

слоев и свободной энергии межфазных границ 

[16]. Этот избыток создает термодинамическую движущую 

силу, которая может разрушить слои, привести 

к их перемешиванию или разрыву (образованию вместо 

непрерывного слоя отдельных островков). Кроме 

того, каждый слой является поликристаллическим, 

т.е. состоит из мозаики плоских зерен, границы между 

которыми перпендикулярны к границе между слоями. 

Как показал анализ стабильности МНТП с точки 

зрения избыточный энергии границ раздела [16], слои 

получаются более плоскими, если удельная (на единицу 

площади) энергия границы между зернами намного 

меньше, чем энергия границы между слоями. При 

обратном отношении на пересечении межзеренных и 

межслоевых границ появляются характерные желобки, 

которые могут привести к разрыву слоев. 

Избыток энергии по границам зерен приводит к 

тому, что центр зерна растет быстрее его периферии, в 

результате его поверхность становится куполообразной. 

Особенности шероховатости слоев меняются в 

зависимости от системы, толщины единичного слоя, 

свойств подложки и других параметров. Точно предсказать 

заранее микроструктуру слоя вряд ли возможно, 

для каждой системы ее необходимо определять 

экспериментально. Наконец, особенностью осажденных 

с помощью магнетрона слоев является текстура 

— в кристаллической структуре отдельных зерен, из 

которых состоит поликристаллическая пленка, вдоль 

слоев ориентированы преимущественно одни и те же 

атомные плоскости. Это явление хорошо известно из 

практики получения тонких пленок [11]. Таким образом, 

несмотря на кажущуюся простую геометрию 

многослойных пленок, они обладают сложной микроструктурой, 

или, учитывая размеры слоев, можно 

сказать — сложной наноструктурой. Ее важнейшими 

характеристиками, которые приводятся практически 

во всех работах в данной области, являются период 

структуры, т.е. суммарная толщина двух прилегающих 

слоев (далее — это величина d), и общая толщина 

пленки (далее — H). 

К настоящему времени методом магнетронного 

распыления получены и исследованы реакционные 

пленки в системах Ni/Al [17, 18], Ti/Al [12, 19–25], 

Nb/Al [21, 26, 27], Ta/Al [27], Cu/Al [27], Nb/Si [2, 28], 


CuO/Al [29, 30] и др. Можно констатировать, что этот 

метод является основным при исследованиях самоподдерживающихся 

реакций в нанопленках. В настоящее 

время методом магнетронного напыления получены 

пленки с непрерывными чередующимися слоями 

толщиной от 3–4 нм, а количество слоев в пленке может 

превышать 5000 [24]. 

Осаждение паров в высоком вакууме (метод PVD) 

также позволяет получать очень тонкие, вплоть до нескольких 

ангстрем, слои заданного состава. Однако 

при его использовании трудно добиться постоянной 

скорости испарения в течение длительного времени, 

которое необходимо для осаждения сотен или тысяч 

слоев. Видимо, поэтому данный метод пока применяется 

для получения пленок с относительно небольшим 

числом слоев. В ряде работ [31, 32] исследовались 

двухслойные пленки систем Al/Ni, Al/Fe, Al/Co при 

толщине каждого слоя в пределах 30–100 нм, при этом 

толщина всей пленки не превышала 200 нм. Слои наносились 

методом испарения — осаждения в вакууме 

10 –4 Па. В ранней работе [1] по изучению процесса горения 

в многослойной системе Ni/Al получали пленки 

из нескольких десятков слоев методом электроннолучевого 

испарения и осаждения в вакууме 10 –6 Па, 

при этом общая толщина пленки составляла, как правило, 

300 мкм. Методом вакуумного осаждения получены 

и многослойные пленки системы Pt–Co [33], содержащие 

от 60 до 90 пар слоев толщиной 0,40–0,44 нм 

для Co и 0,51–0,55 нм для Pt. Электронно-лучевое 

испарение в высоком вакууме (10 –6 Па) использовали 

также для получения многослойных реакционных 

пленок в системе Ti–Si [34] с толщиной слоев Ti 14–18 

нм и Si 16–42 нм, число слоев при этом составляло, как 

правило, 10 (по 5 слоев каждого реагента). Зачастую 

слои, осажденные в вакууме, имеют аморфную атомную 

структуру. 

Важнейшим фундаментальным и практическим 

вопросом является инициирование горения в многослойных 

тепловыделяющих системах. Для того чтобы 

инициировать самораспространяющуюся волну реакции, 

необходимо локально нагреть небольшой участок 

пленки до некоторой температуры. Как известно из 

теории горения [35], температура зажигания — величина 

кинетическая, т.е. зависит как от состава данной 

смеси, так и от скорости нагрева, скорости тепловыделения 

в ходе реакции и уровня теплопотерь в окружающую 

среду. В порошковых смесях температура зажигания 

рассматриваемых систем часто оказывается 

близка к температуре фазового перехода, например 

плавления легкоплавкого реагента, так как в этой точке 

происходит резкое ускорение реакции. 

Наиболее точное значение температуры инициирования 

реакции в области медленных темпов нагрева 

дает метод дифференциальной сканирующей калориметрии 

[36]. Полученные данные для экзотермических 

систем Ti–Al, Ni–Al, Nb–Al показывают, что в нанопленках 

реакция начинается при температуре на 300– 

400 градусов ниже температуры плавления алюминия 

(933 К). Например, при скорости нагрева 40 К·мин –1 

6 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

6 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


для состава Ni/3Al реакция инициируется при температуре 

480–540 К [17, 18, 36], а для составов Nb/Al, 

Nb/3Al, 2Nb/Al и 3Nb/Al эта температура составляет 

600 – 650 К [27, 37]. В пленках Ti/Al и Ti/3Al интенсивное 

тепловыделение начинается при 600 – 700 К [24, 

25]. Отмечено также, что температура инициирования 

реакции зависит от толщины пленки. 

Многослойные тепловыделяющие покрытия, как 

впрочем и все наноструктурные материалы, находящиеся 

в неравновесном состоянии, должны быть 

охарактеризованы временнóй стабильностью в определенном 

интервале температур на воздухе и технологической 

воспроизводимостью. При этом верхний 

предел выбранного температурного интервала должен 

быть существенно ниже температуры начала химической 

реакции и чаще всего соответствует комнатной 

температуре. 

Ключевым вопросом коммерциализации МНТП 

является создание нормативно-методического и 

стандартизационного обеспечения единства измерений 

характеристик, которые позволяют осуществлять 

контроль временнóй стабильности и воспроизводимости 

свойств. К таким характеристикам 

относятся структурно-чувствительные механические 

и трибологические свойства покрытий: твердость, модуль 

упругости, упругое восстановление, адгезионная 

прочность сцепления с подложкой, коэффициент трения 

[37–39]. 

Поэтому в настоящей работе проведены исследования 

механических и трибологических свойств 

хорошо изученной и технологически отработанной 

бинарной системы Ti/Al. Измерения проводили в аккредитованной 

Испытательной лаборатории функциональных 

поверхностей НИТУ «МИСиС» с использованием 

метрологического комплекса, включающего в 

себя современное оборудование: нанотвердомер (наноиндентор); 

скратч-тестер (адгезиметр); машину трения 

(трибометр); сканирующий зондовый микроскоп; 

контактный и оптический профилометры. Данный 

комплекс обеспечивает измерения в широком диапазоне 

значений и неопределенностей измеряемых физических 

величин в нанодиапазоне. 

Получение многослойных бинарных покрытий 

Ti/Al. Для формирования слоистой бинарной структу- 

4 

3 

2 

1 

Зона I Зона II 

Рис. 1. Состав секции и схема нанесения тонкого слоя: 

1 – магнетрон; 2 – ускоритель с анодным слоем; 3 – подложка 

с наносимым многослойным покрытием; 4 – вращающийся 

водоохлаждаемый подложкодержатель 

ры используются две секции тонкопленочного напыления, 

каждая из которых состоит из магнетронного 

распылительного устройства, работающего в паре с 

ионным источником на основе ускорителя с анодным 

слоем. Принцип работы такой секции поясняется на 

рис. 1. Для генерации паров материала применяется 

торцевой магнетрон 1 с диаметром катода-мишени 

51 мм и магнитной системой на основе постоянных 

магнитов. 

В данной работе использовали катоды из Al (ABP– 

99,95%) и Ti (ВТ1-0) — каждый для своей секции. Система 

электропитания обеспечивала напряжение на 

магнетроне до 1200 В при разрядном токе до 2 А, что 

обеспечивало скорость роста пленки материалов на 

подложке 0,5–1,5 нм/с. Ионный источник 2, работающий 

одновременно с магнетроном в режиме ассистирования, 

генерирует расходящийся кольцевой пучок 

исходным диаметром 50 мм со средней плотностью 

тока на подложке 0,3–0,8 мА/см 2 и энергией ионов 

120 эВ. Причем он расположен так, что подложки 3 на 

входе в секцию сначала проходят над одной частью 

пучка (зона I), где их поверхность чистится и активируется, 

а затем входят в зону интенсивного поступления 

паров распыляемого магнетроном материала 

(зона II), где другая часть ионного пучка выполняет ассистирующее 

воздействие. Параметры ионного пучка 

для процесса напыления выбраны так, чтобы, с одной 

стороны, обеспечить хорошую адгезию пленки к подложкам, 

в том числе из плавленого кварца, и снизить 

остаточные напряжения в покрытии, а с другой — не 

приводить к заметному размытию и перемешиванию 

межслойной границы. 

Каждая секция напыления размещена в секторе 

180° и отделена от соседней металлическим экраном. 

Многослойное покрытие наносили на образцы, закрепленные 

на вращающемся с постоянной скоростью водоохлаждаемом 

барабане 4 (см. рис. 1) с приводом от 

шагового двигателя. 

Подложки последовательно поступают в зоны 

нанесения каждого из материалов, что обеспечивает 

формирование слоистой системы. За время одного поворота 

барабана на подложку наносятся два слоя покрытия 

— Ti и Al. Толщина каждого слоя определяется 

производительностью распылительного устройства 

и угловой скоростью вращения барабана. Магнетроны 

работают при вольт-амперных характеристиках, 

обеспечивающих одинаковую толщину слоев Ti и Al, 

а, выбирая скорость вращения барабана с подложками, 

можно в широких пределах регулировать толщину 

бинарного слоя. Многослойное покрытие наносили в 

среде аргона с рабочим давлением 0,3 Па. Температура 

подложек не превышала 80 °C. 

Перед нанесением покрытия подложки, закрепленные 

на вращающемся барабане, предварительно 

очищали для удаления адсорбированных примесей, 

оксидных слоев и для активации поверхности в течение 

20 мин ускорителями каждой секции, работающими 

в высоковольтном режиме, при котором генерируется 

ионный пучок с энергией 320 эВ при плотности

тока 0,2–0,5 мА/см 2 . Следует отметить, что используемые 

ионные источники работают без системы индивидуальной 

подачи газа (аргона), поэтому их энергетические 

и вольт-амперные характеристики определяются 

общим рабочим давлением в камере, которое в режиме 

предварительной очистки составляет 0,1–0,15 Па. 

Параметры ионных пучков в данной работе контролировали 

блоком зондовой диагностики [40]. 

Двухсекционная система нанесения бинарных 

многослойных покрытий размещена в подколпачковом 

пространстве вакуумной установки марки УРМ-З. 

Остаточный вакуум в камере на уровне 1 мПа обеспечивается 

турбомолекулярным насосом 01АБ-1500-004 

производительностью по азоту 720 л/с. Контроль давления 

остаточной атмосферы осуществляли вакуумметром 

ВИТ-3 ионизационной лампой ПМИ-2. 

Создание и поддержание рабочего давления аргона 

осуществляли пьезострикционным натекателем 

СНА-2. Рабочее давление аргона в пределах 0,1–1,0 Па 

контролировали термостатированным барометрическим 

преобразователем MKS Baratron 627. 

В рамках данной работы были осаждены многослойные 

покрытия на подложки из монокристаллического 

кремния (для исследования состава и структуры) 

и на подложки из плавленого кварца, сапфира, 

микроструктурированного (м/с) титана марки Grade 4, 

а также наноструктурированного (н/с) титана cо средним 

размером зерна менее 200 нм (для изучения механических 

и трибологических свойств). Последний был 

получен методом интенсивной пластической деформации 

— равноканальной угловой прокатки (РКУП) 

в Уфимском государственном авиационном техническом 

университете [41]. 

Полученные в ходе данной работы многослойные 

покрытия состояли из разного количества (от 8 до 280) 

чередующихся слоев, толщина слоя для разных образцов 

составляла 3,8–125 нм. 

Исследование состава и структуры многослойных 

покрытий. Для получения концентрационных 

профилей распределения элементов по глубине слоев 

использовали вторично-ионную масс-спектрометрию 

(ВИМС) и оптическую эмиссионную спектроскопию 

тлеющего разряда (ОЭСТР). Анализ структуры 

методом ВИМС проводили на приборе PHI-6600 

(Physical Electronics, США) при напряжении 7 кВ и 

силе тока 150 нА. ОЭСТР выполняли на спектрометре 

PROFILER 2 (Hiriba Jobin Yvon, Франция). Глубину полученных 

кратеров определяли с помощью оптического 

профилометра WYKO-NT1100 (Veeco, США). Анализ 

поперечных изломов покрытий на кремниевых 

подложках проводили методом растровой электронной 

микроскопии на приборе JSM-6700F (Jeol, Япония) 

при ускоряющем напряжении 15 кВ. 

На рис. 2, а показан элементный профиль многослойного 

покрытия Ti/Al в течение первой недели 

после осаждения, полученный с помощью ВИМС. 

Видно, что толщина слоев составляет 10 нм, а период 

20 нм. Повторные исследования методом ВИМС проводили 

после выдержки образца на воздухе в тече- 

Интенсивность спектра, отн. ед. 



Глубина, нм 

Время травления, с 

Глубина, нм 

Время травления, с 

Рис. 2. Элементный профиль многослойного покрытия Ti/Al 

после осаждения (метод ВИМС) в течение первой недели (а) 

и после выдержки образца на воздухе в течение 6 мес (б) 

ние 6 мес. Профиль распределения элементов показан 

на рис. 2, б. На профиле алюминия прослеживаются 

перепады интенсивности, связанные с присутствием 

слоистой структуры покрытия. В то же время интенсивность 

на профиле титана не зависит от времени 

распыления, т.е. титан распределен равномерно по 

всей толщине покрытия. Наиболее вероятным объяснением 

этого различия является возможное протекание 

реакции между титаном и алюминием на границе 

раздела слоев в процессе выдержки с формированием 

интерметаллида Ti3Al. При этом весь титан расходуется 

на реакцию, а избыточный алюминий сохраняет 

слоистую структуру, близкую к исходной. 

На рис. 3 показаны элементные профили, полученные 

методом ОЭСТР для покрытий с толщиной слоев 

25/25 и 50/50 нм соответственно (для наглядности 

результаты представлены в относительных единицах). 

Также были определены концентрации основных эле- 

а 

б 

6 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

7 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 



0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Ti 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 

Al 

Ti 

Ti 

Глубина, мкм 

ментов и примесей в каждом из слоев. Из рис. 3, а видно, 

что общая толщина покрытия составляла 2 мкм. На 

начальной стадии травления слои хорошо выявляются, 

затем происходит размытие профилей, связанное 

с эффектом сигнала от наклонных стенок кратера при 

больших глубинах травления. Подобное влияние особенно 

сильно проявляется в многослойных покрытиях 

с малой толщиной слоев. При увеличении элементного 

профиля видно, что период для этих покрытий составляет 

около 50 нм, а толщина слоев близка к расчетному 

значению 25 нм. Для покрытия со слоями толщиной 

50/50 нм (см. рис. 3, б) также прослеживается хорошее 

соответствие полученных из данных ОЭСТР толщин 

расчетным. Кроме того, для этого покрытия было проанализировано 

распределение примесей в покрытиях. 

Из рис. 3, б видно, что примеси (атомы азота и углерода) 

находятся преимущественно в слоях титана. Примесь 

же кислорода распределена равномерно в слоях 

титана и алюминия. Вероятнее всего, примеси кислорода 

и углерода попали в состав покрытия из прекурсора 

— мишени титана. В то же время определенное 

количество кислорода связано с влиянием остаточных 

газов в вакуумной камере. Количественная оценка 

данных ОЭСТР показала, что концентрации примесей 

составляют, ат. %: кислорода — менее 0,3; углерода — 

менее 1; азота — менее 0,2. 

На рис. 4 и 5 приведены поперечные изломы покрытий 

Ti/Al с толщинами слоев 20/20 и 50/50 нм 

соответственно. Здесь хорошо видны слои титана и 

алюминия одинаковой толщины. В покрытиях с более 

тонкими слоями на изломе выявляются столбчатые 

элементы, проходящие через всю толщину слоистого 

покрытия. Формирование столбчатой структуры характерно 

для одно- и двухкомпонентных покрытий, 

осаждаемых с помощью магнетронного распыления и 

других методов физического осаждения из пара. Надо 

отметить, что количество наблюдаемых на микрофотографиях 

слоев не соответствует расчетным значениям. 

Это объясняется тем, что на изломе, расположенном 

под небольшим наклоном, часть кремниевой 

подложки попадает в поле зрения и затеняет нижнюю 

часть покрытия. Различие в резкости изображения 

края подложки и самого покрытия подтверждает данное 

объяснение. 

Ti 

Si 


Al 

Ti 

Ti 

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 

Глубина, мкм 

Ti 

а б 

Интенсивностьспектра, отн. ед. 

Исследование механических и трибологических 

свойств. В последние годы для определения твердости 

и модуля упругости поверхностных слоев все 

шире используется метод непрерывного измерительного 

индентирования (ИИ) [37, 38, 42–47]. Согласно 

ASTM E 2546–07 [45], под измерительным индентированием 

понимают испытание вдавливанием, при котором 

сила, приложенная к индентору, и, как результат, 

перемещение индентора в глубь образца в процессе 

нагружения–разгружения служат для вычисления значений 

твердости (по его вдавливанию) и модуля упругости 

(по его выдавливанию). 

При использовании весьма малых нагрузок (несколько 

мН) применяется наноиндентирование как 

частный случай ИИ, это — процесс контролируемого 

внедрения калиброванного сверхтвердого наконечника 

определенной формы (индентора) под действием 

нарастающей нагрузки в плоскую поверхность неподвижного 

образца на глубину нескольких десятков 

нанометров. При сверхмалых нагрузках погружение 

Ti 

0 0,5 1,0 1,5 2,0 

Ti Глубина, Ti мкм Ti 

Рис. 3. Элементный профиль многослойного покрытия (метод ОЭСТР) с толщиной слоев 25/25 нм (а); 50/50 нм (б) 

N 

Ti 

Рис. 4. Структура поперечного излома покрытия Ti/Al 

с толщиной слоев 25/25 нм и общей толщиной 2,250 мкм 

Рис. 5. Структура поперечного излома покрытия Ti/Al 

с толщиной слоев 50/50 нм и общей толщиной 2,110 мкм 

O 

С 

Al 

Ti 

Si 

Ti

индентора проходит на глубину нескольких десятков 

нанометров. Метод незаменим при изучении тонких 

наноструктурированных пленок и многослойных наноразмерных 

структур. Корректными (без влияния 

подложки) принято считать такие измерения твердости 

покрытий, при которых глубина погружения составляет 

не более 8–12% от его толщины [47]. 

На рис. 6 представлены экспериментальные кривые 

зависимости твердости от глубины погружения 

индентора, полученные при наноиндентировании 

на приборе Nano-Hardness Tester (CSM Instruments, 

Швейцария) многослойных покрытий Ti/Al с различной 

толщиной слоев, осажденных на подложки из 

плавленого кварца. При этом общая толщина покрытий 

варьировалась от 1 до 2 мкм. 

Сравнительный анализ данных наноиндентирования 

позволил установить, что для всех образцов 

малые нагрузки на индентор дают относительно низкие 

значения твердости (

7 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Рис. 8. Экспериментальная зависимость акустической 

эмиссии от нагрузки для многослойных покрытий 

Ti/Al толщиной около 1,8 мкм на различных подложках: 

1 – плавленый кварц; 2 – сапфир; 3 – м/с титан Grade 4; 

4 – н/с титан 

Рис. 9. Микроснимки царапин после проведения 

измерительного царапания многослойных покрытий Ti/Al 

толщиной около 1,8 мкм на различных подложках: 

а – плавленый кварц (~14 Н); б – сапфир (~29 Н); 

в – м/с титан Grade 4 (~29 Н); г – н/с титан (~29 Н) 

ния многослойных покрытий Ti/Al на других подложках 

не происходит в данном интервале нагрузок (1–30 Н). 

По результатам анализа интенсивности акустической 

эмиссии при измерительном царапании исследуемых 

покрытий и микроскопических наблюдений 

образовавшихся в ходе испытаний царапин были 

определены критические нагрузки, вызвавшие когезионное 

и адгезионное разрушение исследуемых покрытий, 

осажденных на подложки из плавленого кварца, 

сапфира, м/c титана Grade 4 и н/с титана (см. таблицу). 

Трибологические испытания функциональных поверхностей 

по схеме «стержень–диск» проводили на 

Адгезионная/когезионная прочность многослойных покрытий Ti/Al 

Событие 

Появление первых трещин 

(когезионное разрушение) 

Отслаивание покрытия 

(адгезионное разрушение) 

а 

в 

б 

г 

0 100 200 300 400 500 

Пробег, об. 

автоматизированной машине трения TRIBOMETER 

(CSM Instruments, Швейцария) [37, 38, 46–48] на воздухе. 

Эти испытания соответствуют международным 

стандартам (ASTM G99–959 и DIN50324) и могут быть 

использованы для оценки износостойкости образца 

и контртела. Непосредственно в процессе испытаний 

определяют коэффициент трения скольжения трущейся 

пары: покрытие и контртело в виде шарика из сертифицированного 

материала. При испытании шарик 

фиксируют в держателе из нержавеющей стали, который 

передает ему заданную нагрузку и связан с датчиком 

силы трения. 

Важную информацию о механизме разрушения 

покрытия дают анализ продуктов износа, строение бороздки 

износа (на образце) и пятна износа (на контртеле 

— шарике). Для этого применяют микроскопические 

наблюдения и измерение профиля бороздки 

износа. Строение бороздок износа (на дисках) и диаметр 

пятен износа (на шариках) наблюдают в оптический 

микроскоп. С помощью профилометра измеряют 

площадь вертикального сечения бороздок износа и 

Критическая нагрузка, Н, при подложке из 

плавленого кварца сапфира м/с титана Grade 4 н/с титана 

4,5 22 >30 >30 

1,0 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

14,0 >30 >30 >30 

Коэффициент трения 

Коэффициент трения 

1,0 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

2 

4 

0 100 200 300 400 500 

Пробег, об. 

Рис. 10. Экспериментальная зависимость коэффициента 

трения от величины пробега для многослойных покрытий 

Ti/Al толщиной около 1,8 мкм на различных подложках: 

а – плавленый кварц (1) и сапфир (2); б – м/с титан Grade 4 (3) 

и н/с титан (4). Материал контртела WC–Co 

1 

3 

а 

б

Приведенный износ I, мм 3 /(Н·м) 

0,005 

0,004 

0,003 

0,002 

0,001 

1 

2 

0,000 

Образец 

Рис. 11. Приведенный износ многослойных покрытий Ti/Al 

толщиной около 1,8 мкм на различных подложках: 

1 – н/с титан; 2 – м/с титан Grade 4; 3 – плавленый кварц; 

4 – сапфир 

определяют среднее значение площади сечения и глубины 

бороздки. 

На рис. 10 и 11 приведены результаты испытаний 

трибологических свойств (коэффициента трения и 

приведенного износа) многослойных наноструктурированных 

покрытий Ti/Al толщиной около 1,8 мкм, 

осажденных на подложки из плавленого кварца, сапфира, 

м/с титана Grade 4 и н/с титана. 

На относительно твердых оксидных подложках 

происходит полное истирание покрытия после примерно 

200 оборотов (см. рис. 10, а). Об интенсивности 

этого процесса свидетельствует повышенная амплитуда 

коэффициента трения в начале эксперимента. 

Резкое уменьшение амплитуды свидетельствует о контакте 

контртела с твердой полированной оксидной 

подложкой. 

Амплитуда коэффициента трения покрытий на 

металлических подложках примерно одинакова в течение 

всего испытания (см. рис. 10, б). Это свидетельствует 

о том, что покрытие сохраняется до конца испытания. 

Согласно экспериментальным данным (см. 

рис. 11), наибольший приведенный износ характерен 

для покрытия на подложке из сапфира, а наименьший 

– на титановых подложках, что обусловлено более высокой 

адгезией покрытия к металлическим (титановым) 

подложкам (см. таблицу). 

Заключение. Рассмотрены различные методы 

получения многослойных наноструктурных тепловыделяющих 

покрытий. Для практического применения 

предложен метод магнетронного напыления многослойных 

наноструктурных бинарных покрытий Ti/Al, 

характеризующийся технологической воспроизводимостью. 

Изучены состав и структура покрытий, выполнены 

прецизионные измерения механических, 

адгезионных и трибологических свойств бинарных покрытий 

на подложках из плавленого кварца, сапфира 

и титана Grade 4. Твердость покрытия Ti/Al толщиной 

3 мкм увеличивается с уменьшением толщины слоя. 

Показано, что современные методы измерения механических 

и трибологических свойств функциональных 

поверхностей в условиях механического контакта 

при вдавливании, царапании и скольжении контртела 

позволяют получить информацию о структурно- 

3 

4 


чувствительных характеристиках, используя чрезвычайно 

малые (наноразмерные) объемы материала 

для исследования. Определение этих свойств играет 

первоочередную роль при конструировании новых 

покрытий, позволяя прогнозировать возможные механизмы 

разрушения, контролируемые структурным 

состоянием поверхности. Дальнейший прогресс в области 

создания МНТП связан как с освоением промышленных 

технологий их получения, так и с аттестацией 

методик измерения свойств наноматериалов, 

разработкой государственных стандартных образцов. 

Работа выполнена в рамках ФЦП «Развитие 

инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации 

на 2008–2010 годы» по государственному 

контракту № 154-6/334 от 24.10.2008, а также ФЦП 

«Научные и научно-педагогические кадры инновационной 

России» на 2009–2013 гг. по государственному 

контракту № 02.740.11.0859. 


1. Ma, E., Tompson, C.V., Clevenger, L.A., Tu, K.N. // 

Appl. Phys. Let. – 1990. – Vol. 57 (12). – Р. 1262. 

2. Pat. 5538795 US. Ignitable heterogeneous stratified 

structure for the propagating of an internal exothermic chemical 

reaction along an expanding wavefront and method of making 

same // Barbee, T.W., Weihs, T. Jul. 23, 1996. 

3. Рогачев, А.С. Волны экзотермических реакций в 

многослойных нанопленках // Успехи химии. – 2008. – Т. 77, 

№ 1. – С. 22–37. 

4. Swiston, A.J., Hufnagel, T.C., Weihs, T.P. // Scripta 

Materialia. – 2003. – Vol. 48. – Р. 1575. 

5. Duckham, A., Spey, S.J., Wang, J. et al. // J. Appl. Phys. 

– 2004. – Vol. 96. – Р. 2336. 

6. Wang, J., Besnoin, E., Knio, O.M., Weihs, T.P. // Acta 


7. Swiston, A.J., Weihs, T.P., Hufnagel, T. Pat. application 

20070023489 US, Serial No. 342450. – 2006. 

8. Wang, J., Besnoin, E., Knio, O.M., Weihs, T.P. // J. Appl. 

Phys. – 2005. – Vol. 97. – Р. 114307. 

9. Swiston, A.J., Besnoin E., Duckham A. et al. // Acta 


10. Дшхунян. В.Л., Шаньгин, В.Ф. Электронная идентификация. 

Бесконтактные электронные идентификаторы и 

смарт-карты. – М. : АСТ, 2004. – 695 с. 

11. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции. 

Под ред. Дж.Поута, К.Ту и Дж.Мейера; пер. с англ. под ред. 

В.Ф.Киселева, В.В.Поспелова. – М. : Мир. 1982. – 567 с. 

12. Григорян, А.Э., Елистратов, Н.Г., Ковалев, Д.Ю. и 

др. // ДАН. – 2001. – Т. 381. – С. 368. 

13. Елистратов, Н.Г., Носырев, А.Н., Хвесюк, В.И., 

Цыганков, П.А. // Прикладная физика. – 2001. – Т. 3. – С. 8. 

14. Chu, X., Wong, M.S., Spoul, W.D. et al. // J. Vac. Sci. 

Technol. – 1992. – Vol. A. 10 (4). – Р. 1604. 

15. Yashar, P.C., Sproul, W.D. // Vacuum. – 1999. – Vol. 55. 

– Р. 179. 

16. Lewis, A.C., Josell, D., Weihs, N.P. // Scripta 

Mаterialia. – 2003. – Vol. 48. – Р. 1079. 

17. Michaelsen, C., Lucadamo, G., Barmak, K. // J. Appl. 

Phys. – 1996. – Vol. 80 (12). – Р. 6689. 

7 3 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

7 4 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


18. Blobaum, K.J., Van Heerden, D., Gavens, A.J., Weihs, 

T.P. // Acta Materialia. –2003. – Vol. 51. – Р. 3871. 

19. Григорян, А.Э., Илларионова, Е.В., Логинов, Б.А. и 

др. // Изв. вузов. Цветная металлургия. – 2006. – № 5. – С. 31. 

20. Coelho, C., Ramos, A.S., Trindade, B. et al. // Surface 

& Coating Technology. – 1999. – N 120/121. – Р. 297. 

21. Lukadamo, G., Barmak, K., Lavoie, C. et al. // J. Appl. 

Phys. – 2002. – Vol. 91 (12). – Р. 9575. 

22. Ramos, A.S., Calinas, R., Vieira, M.T. // Surface & 

Coating Technology. – 2005. – Vol. 200. – Р. 6196. 

23. Ramos, A.S., Vieira M.T. // Surface & Coating 

Technology. – 2005. – Vol. 200. – Р. 326. 

24. Gachon, J.-C., Rogachev, A.S., Grigoryan, H.E. et al. 

// Acta Materialia. – 2005. – Vol. 53. – Р. 1225. 

25. Ягубова, И.Ю., Григорян, А.Э., Рогачев, А.С. и др. 

// Изв. РАН. Сер. физическая. – 2007. Т. 71. – С. 278. 

26. Lukadamo, G., Barmak, K., Hyun, S. et al. // Materials 

Let. – 1999. – Vol. 39. – Р. 268. 

27. Rogachev, A.S., Gachon, J.-C., Weihs, T. Recent 

advances in multilayer nanofilm SHS. Abstracts book of VIII Int. 

symp. on self-propagating high-temperature synthesis (21–24 

June 2005, Quartu S.Elena, Italy). – P. 92. 

28. Reiss, M.E., Esber, C.M., Van Heerden, D. et al. // 

Materials Science and Engineering. – 1999. – Vol. A261. – Р. 217. 

29. Blobaum, K.J., Reiss, M.E., Plitzko J.M. et al. // 

J. Appl. Phys. – 2003. – Vol. 94 (5). – Р. 2915. 

30. Blobaum, K.J., Wagner, A.J., Plitzko, J.M. et al. // 

J. Appl. Phys. – 2003. – Vol. 94 (5). – Р. 2923. 

31. Мягков, В.Г., Быкова, Л.Е. // ДАН. – 1997. – Т. 354. – 

С. 777. 

32. Мягков, В.Г., Жигалов, В.С., Быкова, Л.Е., Мальцев, 

В.К. // ЖТФ. – 1998. – Т. 68 (10). – С. 58. 

33. Мягков, В.Г., Ли, Л.А., Быкова, Л.Е. и др. // Физ. 

тверд. тела. – 2000. – Т. 42 (5). – С. 937. 

34. Ma, E. // Materials Science and Engineering. – 2005. – 

Vol. A398. – Р. 60. 

35. Зельдович, Я.Б., Франк-Каменецкий, Д.А. // Журн. 

физ. химии. – 1938. – Т. 12. – С. 100. 

36. Michaelsen, C., Barmak, K., Weihs, T.P. // J. Phys. D: 

Appl. Phys. – 1997. – Vol. 30. – Р. 3167. 

37. Петржик, М.И., Левашов, Е.А. Современные методы 

изучения функциональных поверхностей перспективных 

материалов в условиях механического контакта // Кристаллография. 

– 2007. – Т. 52, № 6. – С. 1002–1010. 

38. Левашов, Е.А., Штанский, Д.В., Кирюханцев- 

Корнеев, Ф.В. и др. Многофункциональные наноструктурные 

покрытия: получение, структура и обеспечение единства 

измерений механических и трибологических свойств // 

Деформация и разрушение. – 2009. – № 11. – С. 19–35. 

39. Bull, S.J. Correlation between Mechanical Properties 

and Different Coating Architectures // Abstracts of the 12 th Int. 

Ceramic Congress CIMTEC-2010 (Montecatini Terme, Tuscany, 

Italy, June 6–11, 2010). – P. 87. 

40. Канель, И.Г., Носырев, А.Н., Цыганков, П.А. Автоматизированная 

система экспресс-диагностики параметров 

ионного пучка // Прикладная физика. – 2003. – № 5. – С. 61–64. 

41. Валиев, Р.З., Семенова, И.П., Латыш, В.В. и др. 

// Российские нанотехнологии. – 2008. – Т. 3, № 9/10. – 

С. 80–89. 

42. Oliver, W.C., Pharr, G.M. // J. Mater. Res. – 1992. – 

Vol. 7, N 6. – P. 1564−1583. 

43. Булычев, С.И., Алехин, В.П. Испытание материалов 

непрерывным вдавливанием индентора. – М. : Машиностроение, 

1990. – 224 с. 

44. АSТМ E 2546–07. Standard Practice for Instrumented 

Indentation Testing. 

45. Pharr, G.M. // Mater. Sci. Eng. A. – 1998. – Vol. 253. 

– P. 151. 

46. Левашов, Е.А., Штанский, Д.В., Петржик, М.И. 

Перспективные функциональные наноструктурные покрытия. 

Методы формирования и свойства: Сб. лекций «Метрология 

и стандартизация в нанотехнологиях и наноиндустрии. 

Наноматериалы». – М. : Изд-во РОСНАНО, 2009. 

– С. 211–233. 

47. Левашов, Е.А., Штанский, Д.В., Кирюханцев- 

Корнеев, Ф.В. и др. Перспективные функциональные наноструктурные 

пленки и покрытия. Получение и аттестация их 

механических и трибологических свойств. Функциональные 

наноматериалы для космической техники: Матер. 1-й Всерос. 

конф. с элементами научной школы для молодежи / Под 

ред. акад. РАН А.С.Коротеева. – М. : ФГУП «Центр Келдыша», 

2009. – С. 14–67. 

48. Сайт компании CSM Instruments SA, Switzerland: 

http://www.csm-instruments.com 

MULTILAYER NANOSTRUCTURED HEAT GENERATING COATINGS. PRODUCTION 

AND ATTESTATION OF THEIR MECHANICAL AND TRIbOLOGICAL PROPERTIES 

© Levashov E.A., PhD, prof., Member of the RANS; Petrzhik M.I., PhD; Tyurina M.Ya.; Kiryuhantsev- 

Korneev F.V., PhD; Tsygankov P.A., PhD; Rogachev A.S., PhD 

Overview of problems of deposition and application of multilayered nanostructured thermo evaluated films and coatings 

was considered. The method of deposition of binary coatings Ti/Al was proposed. It was studied the composition, 

structure, mechanical, adhesion and tribological properties of coatings on different substrate materials. It was shown that 

hardness of Ti/Al coatings was increased when thickness of the single layer became lower. 

Keywords: coating; layers; structure; titanium; aluminum; magnetron sputtering; hardness; elastic modulus; adhesion; 

friction.

УДК 621.57:697.34:669.1 

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В СИСТЕМЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И ГОРОДА 

Промышленные предприятия (металлургические 

комбинаты, предприятия нефтехимической и других 

энергоемких отраслей) являются крупными потребителями 

тепловой и электрической энергии и имеют 

собственную ТЭЦ. Часто не только само предприятие, 

но и находящиеся рядом жилые и общественные здания 

обеспечиваются ее теплом и электроэнергией. Административные 

здания предприятий и находящиеся 

рядом общественные здания нуждаются не только в 

энергии указанных выше видов, но и в холоде на летний 

период. 

Сложившаяся на сегодня ситуация роста цен на 

энергоносители вынуждает крупные предприятия 

повышать энергетическую эффективность производства. 

Снижать потребление энергоресурсов и затраты 

на их покупку можно, используя низкопотенциальные 

вторичные энергоресурсы (ВЭР), имеющиеся почти на 

каждом предприятии. 

Теплонасосные установки (ТНУ) могут быть использованы 

для различных источников энергии: низкопотенциальных 

ВЭР в виде пара и горячей воды, 

обратной сетевой воды систем теплоснабжения, технической 

воды оборотного водоснабжения, уходящих 

газов котлов и технологических агрегатов, сточных 

вод, морской и речной воды, грунта и грунтовых вод и 

т.д. [1–4]. Актуальна проблема эффективного использования 

ТНУ, в том числе абсорбционных тепловых 

(АТН) и парокомпрессионных (ПТН) насосов (рис. 1), 

успешно применяющихся в странах Европы, в США и 

Японии для покрытия нагрузок систем горячего водоснабжения 

(ГВС), отопления и кондиционирования. 

Основным условием эффективного применения 

ТНУ является наличие низкопотенциального источника 

тепла с температурой не ниже 15–20 °С. 

ТНУ, подключенная к тепловой сети, позволяет 

увеличить выработку тепловой энергии на ТЭЦ благодаря 

снижению температуры обратной сетевой воды, 

сэкономить топливо в результате снижения количества 

вырабатываемой тепловой энергии или увеличить 

отпуск тепло- и электроэнергии на нужды города. Как 


© Потапова Алина Александровна; Султангузин Ильдар Айдарович, д-р техн. наук, проф. 

Московский энергетический институт (Технический университет). Россия, Москва. E-mail: SultanguzinIA@mpei.ru 



Рассматриваются тепловые схемы использования низкопотенциальных вторичных энергоресурсов (ВЭР) для тепло- и холодоснабжения 

металлургического комбината, а также применения для теплоснабжения города парокомпрессионных тепловых насосов, работающих 

на обратной сетевой воде промышленных ТЭЦ. Показана энергетическая эффективность сочетания положительных характеристик 

абсорбционных и парокомпрессионных тепловых насосов для холодо- и теплоснабжения промышленного предприятия 

и города. 

Ключевые слова: абсорбционный тепловой насос; парокомпрессионный тепловой насос; металлургический комбинат; низкопотенциальные 

ВЭР; хладагент; холодоснабжение; теплоснабжение. 

показывает анализ наиболее эффективно работающих 

ТНУ, они могли бы заменить водогрейные электрокотлы. 

Современные тепловые насосы способны нагреть 

теплоноситель до 90 °С, делая его пригодным для использования 

в системе местного отопления. 

Основным потребителем энергии в ПТН является 

компрессор (см. рис. 1, б). Для снижения затрат 

электроэнергии может быть использован АТН, который 

помимо стандартных элементов (конденсатор, 

испаритель) имеет в своем составе абсорбер, насос и 

регенератор. Дополнительно могут использоваться 

промежуточный теплообменник, ректификатор (см. 

рис. 1, а). Принцип действия АТН основан на способности 

раствора абсорбента поглощать водяные пары, 

имеющие более низкую температуру, чем раствор 

[1–3]. 

АТН работают следующим образом: в трубное 

пространство испарителя 1 подается низкотемпературная 

вода, где она охлаждается за счет кипения (испарения) 

воды в вакууме, стекающей в виде пленки 

по межтрубному пространству. Образовавшийся при 

этом пар абсорбируется (поглощается) водным раствором 

бромистого лития, стекающим по межтрубному 

пространству абсорбера 3. При этом раствор 

бромистого лития нагревается, и для сохранения его 

абсорбирующей способности теплота абсорбции отводится 

водой, протекающей внутри труб абсорбера. 

Таким образом, происходит перенос тепла с низкотемпературного 

уровня температур в испарителе на более 

высокий в абсорбере. Поглощая водяной пар, раствор 

бромистого лития становится слабым – концентрация 

его снижается. Для регенерации слабый раствор через 

теплообменник 8 подается в генератор 6, где упаривается 

(концентрируется) за счет тепла греющего источника 

(например, пара). 

Крепкий раствор через теплообменник 2 подается 

в абсорбер. Полученный в генераторе водяной пар направляется 

в межтрубное пространство конденсатора 

7 и в сконденсированном виде поступает через дроссель 

9 в испаритель 1. Вода подается последовательно 

7 5 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

7 6 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


в абсорбер и конденсатор, где нагревается до необходимой 

температуры и отдается потребителю. Все процессы 

в машине протекают под вакуумом. 

Поскольку смесь жидкого абсорбента и хладагента 

практически несжимаема, затраты мощности на насос 

пренебрежимо малы (по сравнению с ПТН), а источником 

первичной энергии является только тепло, 

подводимое к генератору пара, который всегда имеет 

максимальную температуру цикла. Теплота, выделившаяся 

в абсорбере, суммируется с теплом от конденсатора, 

поэтому коэффициент трансформации тепла 

цикла μт всегда больше единицы. 

Применение АТН на примере коксохимического 

производства. Коксование осуществляется в высокопроизводительных 

коксовых печах, обогреваемых 

низкокалорийным (доменным) или высококалорийным 

(коксовым и др.) газом. Сырьем для коксования 

служат смеси специальных сортов каменных углей, 

способных спекаться. Образующийся при коксовании 

сырой газ несет с собой (г/нм 3 ): паров воды 250–450, 

паров смолы 100–120, бензольных углеводородов 

30–40, аммиака 8–13, сероводорода 5–30. Горячий 

(700–800 °С) газ охлаждают в газосборнике путем распыления 

в нем воды (до 80–90 °С) и затем в первичных 

газовых холодильниках ПГХ (до 25–35 °С). Конденсат 

разделяют на аммиачную воду и каменноугольную 

смолу. Охлажденный газ засасывается мощными газодувками 

и нагнетается в систему улавливания и очистки 

коксового газа. 

Находящиеся в эксплуатации системы охлаждения 

и транспортировки газа чаще всего далеки от совершенства. 

Из-за несоблюдения температурного режима 

в трубопроводах образуется налет различных отложений, 

которые суживают площадь проходного сечения 

трубопровода, что ведет к увеличению потребляемой 

мощности на нагнетателях. Во избежание этого фактическая 

температура коксового газа на выходе из ПГХ 

не должна превышать установленную регламентом 

(порядка 30–35 °С). Кроме роста потребления электроэнергии 

увеличиваются расход пара на пропарку, а 

также затраты на подпитку технической воды для поддержания 

температуры воды оборотного цикла ПГХ, 

увеличиваются потери смолистых веществ, уходящих 

в кислую смолку, потери Н2SO4, бензольных углеводородов, 

каустической соды. Например, в Германии 

температура коксового газа за ПГХ по техническим 

требованиям составляет 25 °С, так как чем ниже эта 

температура, тем чище коксовый газ. 

В реальности на некоторых отечественных металлургических 

комбинатах температура коксового 

газа в зимний период за ПГХ превышала 40 °С: при 

авариях на ПГХ температура коксового газа за ними 

достигала 55 °С. Это приводило ко многим негативным 

последствиям: перерасходу электроэнергии на 

нагнетателях коксового газа, существенным потерям 

бензола и смолистых веществ, отложению нафталина 

в трубопроводах коксового газа всего металлургического 

комбината, засорению горелок энергетических 

и технологических агрегатов и т.д. Экономический 

ущерб от этого составляет десятки и сотни миллионов 

рублей. 

Оборотные циклы водоснабжения также не обеспечивают 

требуемого охлаждения оборотной воды 

для ПГХ. Например, температура оборотной охлаждающей 

воды от градирен в летний период достигает 

30–35 °С при норме 25 °С. 

АТН чаще всего используют смеси вода–бромистый 

литий или вода–аммиак. Для работы установки 

требуются греющий пар, охлаждающая вода и электроэнергия. 

На коксохимическом предприятии, где 

аммиак является продуктом производства, предпочтительнее 

рассматривать смесь вода–аммиак. Но ее 

использование имеет некоторые недостатки: аммиак 

дает пар слишком высокого давления и вызывает коррозию 

меди, а пары аммиака токсичны. 

На основе проведенных расчетов для обеспечения 

заданной температуры оборотной воды и коксового 

газа в летний период предлагается установить 

два бромистолитиевых АТН типа АБТН-3000П [2, 4] 

(ООО «Теплосибмаш», Новосибирск) холодопроизводительностью 

по 3,2 МВт со следующими характеристиками: 

Тепловая мощность/утилизируемая 

теплота, кВт 

Расход: 

8300/3200 

тепла пара, кг/ч 7400 

воды нагреваемой/ охлаждаемой, м3 /ч 225/550 

электроэнергии, кВт 14 

В зимний период эти насосы могут работать в системе 

теплоснабжения комбината с теплопроизводительностью 

по 8,3 МВт. Источником энергии для АТН 

является пар ВЭР КХП в количестве 7,4 т/ч давлением 

0,5 МПа, значительная часть которого на сегодня используется 

неэффективно, а в летний период большей 

частью теряется. Коэффициент трансформации тепла 

АТН, определяемый по отношению произведенного 

тепла к затраченному теплу пара, равен 

μт = Qт / Qпар = 8300 кВт / 4917 кВт = 1,69. 

Холодильный коэффициент АТН 

εх = Qх / Qпар = 3200 кВт / 4917 кВт = 0,65. 

Номинальные параметры теплоносителей для 

АБТН-3000П – температура воды, вход/выход: 

охлаждаемой – 30/25 °С; 

нагреваемой – 40/70 ° С. 

Применение парокомпрессионных тепловых насосов. 

В статье [5] рассматривается возможность применения 

тепловых насосов, использующих теплоту 

обратной сетевой воды, в непосредственной близости 

от потребителей (на центральных тепловых пунктах, 

пиковых котельных и т.д.). Это вода, которая возвращается 

в ТЭЦ из системы централизованного теплоснабжения. 

Одним из важных достоинств такой схемы является 

снижение температуры обратной воды, что позволит 

повысить комбинированную выработку электроэнергии 

в ТЭЦ на тепловом потреблении. Это тем 

более актуально, что температура обратной сетевой

1 

9 

9 

2 

воды постоянно завышается по разным причинам и 

не только техническим. В двух таких разных городах, 

как Краснодар на юге и Красноярск на северо-востоке 

России, в зимний период было отмечено превышение 

температуры воды в обратной линии систем теплоснабжения 

над нормативной на 5–8 °С. 

Предлагается использовать двухступенчатый ПТН 

большой мощности [6] (см. рис. 1, б), расположенный 

в районе города с возросшей тепловой нагрузкой, на 

обратной сетевой воде ТЭЦ металлургического комбината. 

Был проведен расчет теплового насоса на тепле 

обратной сетевой воды при условии, что температура 

хладагента в конденсаторе равна 90 °С, а в испарителе 

— 40 °С. Часть сетевой воды, поступающей из обратного 

трубопровода системы теплоснабжения, направляется 

в испаритель, где охлаждается с 58 до 46 °С и 

затем возвращается в ТЭЦ. Вода из обратной линии 

внутреннего контура системы отопления локального 

потребителя направляется в конденсатор теплового 

насоса и нагревается с 58 до 88 °С для возврата потребителю. 

В качестве рабочего тела в тепловом насосе используется 

хладагент R-134a (CH2F–CF3), не оказывающий 

влияния на озоновый слой, с температурой 101,08 °С и 

давлением 40,603 бар в критической точке. Занижение 

1 

3 

Промежуточный 

сосуд 

7 

8 

4 

6 

5 

2 см 1 см 

Рис. 1. Схемы АТН (а) и ПТН (б): 

1 – испаритель; 2 – промежуточный теплообменник; 

3 – абсорбер; 4 – насос; 5 – ректификатор; 6 – генератор; 

7 – конденсатор; 8 – жидкостной теплообменник; 

9 – дроссельный клапан; 10 – компрессор 

10 

а 

7 

б 

Давление p, кПа 

10000 

1000 

12 

t = 0 °C 


t = 20 °C 

9 

10 

4 3 

2 

2s 

температуры обратной линии незначительно. А если 

учесть, что часто эта температура завышена, установка 

ПТН на обратной линии выступает дополнительным 

способом защиты от перегрева обратной линии и ухода 

котла в аварийный режим. 

На рис. 2 представлена р–H-диаграмма тепловых 

процессов, происходящих при работе теплового насоса 

на обратной сетевой воде. 

При тепловой мощности конденсатора Qконд = 

= 17 000 кВт потребление электрической энергии на 

приводе компрессора составит Nэ = 4050 кВт, а коэффициент 

трансформации тепла μт = Qконд / Nэ = 4,20. В 

летний период тепловой насос может вырабатывать 

10 000–12 000 кВт холода для систем кондиционирования 

административных зданий, торговых и бизнесцентров, 

расположенных в радиусе до 1 км от ПТН, а 

также покрывать нагрузку ГВС. Холодильный коэффициент 

ПТН при этом будет составлять εх = Qисп / Nэ = 

= 2,5÷3,5. 

При определении мест для установки и наиболее 

эффективной работы тепловых насосов в системе 

централизованного теплоснабжения необходимо 

определить приоритетную шкалу их энергетической 

и экономической эффективности. Тепловые насосы 

должны в первую очередь замещать электрические 

и водогрейные котлы на органическом топливе и не 

снижать комбинированную выработку электроэнергии 

ТЭЦ на тепловом потреблении. Если увеличить 

долю пара в турбинах ТЭЦ, который срабатывает до 

давления теплофикационного отбора (0,05–0,25 МПа) 

и направляется на нагрев сетевой воды для системы 

теплоснабжения (с 58 до 90 °С), то при этом возрастает 

комбинированная выработка электрической и 

тепловой энергии. В этом случае уменьшается конденсационная 

выработка электроэнергии, так как 

уменьшается доля пара, которая срабатывает до давления 

в конденсаторе (0,004 МПа), а теплота пара в 

конденсаторе теряется в окружающую среду. В случае 

установки теплового насоса у потребителя тепловой 

энергии, который использует теплоту обратной сетевой 

воды, то, как было показано ранее, температура 

обратной сетевой воды снизится (с 58 до 46 °С). Сле- 

7 6 

t = –22 °C 

100 

160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 

Энтальпия Н, кДж/кг 

8 

t = 40 °C 

11 5` 5 

t = 160 °C 

t = 120 °C t = 140 °C 

t = 100 °C 

t = 80 °C 

t = 60 °C 

Рис. 2. p–H-диаграмма тепловых процессов работы 

двухступенчатого теплового насоса на хладагенте R-134a 

на обратной сетевой воде 

1 

7 7 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

7 8 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Территория предприятия 

ПТН Город. 

Потребители тепла 

Рис. 3. Применение тепловых насосов в системе 

теплоснабжения металлургического комбината и города 

довательно, возрастет комбинированная выработка в 

турбинах ТЭЦ при направлении пара в теплофикационный 

отбор на нагрев сетевой воды и уменьшении 

расхода пара в конденсатор. 

Часто противопоставляют АТН и ПТН [3], пытаясь 

определить, какой из них лучше. Эффективность 

каждого из них существенно зависит от множества 

противоречивых факторов (наличие низкопотенциальных 

ВЭР, стоимость электро- и теплоэнергии, перепад 

температур и т.д.). По нашему мнению, их нужно 

не противопоставлять, а использовать лучшие качества 

каждого из них и находить такие комплексные 

решения, которые позволили бы получить максимальную 

выгоду от их совместного использования (рис. 3). 

Резюмируя, хочется заметить, что срок службы 

ПТН и АТН составляет 20–25 лет, а срок окупаемости 

— около 5–7 лет даже при больших капитальных затратах. 

ТНУ не сравнимы по своей производительности 

с ТЭЦ, но способны вырабатывать тепло и холод 

с помощью низкопотенциальных источников, энергия 

которых часто совсем не используется. 

Выводы. 1. Применение абсорбционных тепловых 

насосов (АТН) наиболее эффективно на промыш- 

USE OF HEAT PUMPS IN HEAT SUPPLY SYSTEM 

OF INDUSTRIAL ENTERPRISE AND CITY 

© Potapova A.A.; Sultanguzin I.A., PhD, prof. 

ленных предприятиях с большим количеством низкопотенциальных 

вторичных энергоресурсов. Зимой 

коэффициент трансформации тепла АТН с паровым 

обогревом составляет μт = 1,6÷1,8; летом холодильный 

коэффициент того же АТН составляет εх = 0,6÷0,7. 

2. Применение парокомпрессионных тепловых 

насосов (ПТН) наиболее эффективно вблизи самых 

крупных городских потребителей тепла на обратной 

сетевой воде ТЭЦ и холода (жилые и административные 

здания, новые торговые и бизнес-центры). 

3. Расчеты показывают, что ПТН могут обеспечить 

нагрев горячей воды до 85–90 °С и иметь коэффициент 

трансформации тепла μт= 4,0÷5,0 на обратной 

сетевой воде в зависимости от температуры хладагента 

в испарителе. 


1. Соколов, Е.Я., Бродянский, В.М. Энергетические 

основы трансформации тепла и процессов охлаждения. – 

М. : Энергоиздат, 1981. – 320 с. 

2. Горшков, В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор 

// Справочник промышленного оборудования. – 2004. – 

№ 2. – С. 47–80. 

3. Огуречников, Л.А. Сравнительный анализ парокомпрессионных 

и абсорбционных тепловых насосов // Холодильная 

техника. – 1996. – № 8. – С. 8–9. 

4. Быков, А.В., Калнинь, И.М., Крузе, А.С. Холодильные 

машины и тепловые насосы. – М. : Агропромиздат, 1988. 

– 287 с. 

5. Николаев, Ю.Е., Бакшеев, А.Ю. Определение эффективности 

тепловых насосов, использующих теплоту обратной 

сетевой воды ТЭЦ // Промышленная энергетика. – 

2007. – № 9. – С. 14–17. 

6. Bailer, P., Pietrucha, U. Disrtict heating and district 

cooling with large centrifugal chiller – heat pumps // Proc. 10 th 

Int. Symp. on District Heating and Cooling. (Hanover, Germany. 

3–5 September 2006). – 8 p. 

It is considered thermal schemes of low-potential waste energy utilization for a heating and cold supply of integrated 

steelworks. It is analyzed the application of vapor compressor heat pump which works on district heating return water of 

industrial combined heat and power plant. Energy efficiency of positive characteristics combination of absorption heat 

transformers and vapor compressor heat pumps for cold and heat supply of the industrial enterprise and district heating 

is shown. 

Keywords: absorption heat transformer; vapor compressor heat pump; integrated steelworks; low-potential waste energy; 

refrigerant; cold supply; district heating.

УДК 536.532 : 621.3.036.9 

Правильность организации технологических процессов 

предполагает в первую очередь, точность 

соблюдения временно-температурных параметров тепловых 

агрегатов, которые контролируются датчиками 

температуры различных типов. При их разработке, 

установке и определении реальной точности измерений 

необходимо учитывать взаимодействие средства 

измерения с объектом контроля и агрегатом. 

Вопросы энергосбережения в процессах нагрева 

слябов и термообработки металлопроката приобретают 

все большее значение. Для определения оптимального 

режима нагрева и термообработки необходимо 

знание температурного профиля по объему печи, а 

также кривые нагрева изделий в печи. Для этих целей 

служат автономные системы мониторинга температурного 

профиля печи, разрабатываемые НПУЦ 

«ЭНЕРГОМЕТ» (НИТУ «МИСиС») и некоторыми иностранными 

фирмами, в том числе фирмой DATAPAQ 

(Великобритания). Первичными датчиками температуры 

в этих системах служат кабельные термоэлектрические 

термометры (ТП) типов K (хромель–алюмель — 

ХА) или N (нихросил–нисил — НН). При этом очень 

часто эти ТП кратковременно работают на верхнем 

пределе рабочего диапазона температур (1200–1300 °С) 

— например, при нагреве слябов и термообработке 

массивных изделий. В этих условиях важна стабильность 

термоЭДС (ТЭДС) термопары в течение процесса 

нагрева (5–8 ч). ТП обычно имеют высший класс 

точности, особо жаростойкую оболочку, но тем не менее 

дрейф ТЭДС возможен и зачастую неизбежен при 

такой высокой температуре. Для сохранения точности 

измерений иностранный производитель системы 

мониторинга печи рекомендует использовать новые 

ТП для каждого эксперимента по обследованию печи. 

Учитывая, что стоимость длинной (до 10 м) кабельной 

термопары в жаростойкой оболочке может достигать 

250–300 евро, комплект из 10 термопар может стоить 

более 150 тыс. руб. Поэтому на отечественных пред- 


ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 

НА ВЕРХНЕМ ПРЕДЕЛЕ РАБОЧЕГО ДИАПАЗОНА ТЕМПЕРАТУР 

© Улановский Анатолий Александрович 

ООО «Обнинская термоэлектрическая компания». Россия, Обнинск 

Калимулина Светлана Игоревна, канд. техн. наук; Беленький Анатолий Матвеевич, д-р техн. наук, проф.; 

Бурсин Александр Николаевич; Дергаусова Лидия Николаевна 

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». Россия, Москва. E-mail: energomet@misis.ru 



При контроле изменения температуры в рабочем пространстве печи и заготовке с помощью кабельных термопар важна стабильность 

термоЭДС термопары в течение всего технологического процесса. Дрейф термоЭДС на верхнем пределе рабочего диапазона 

неизбежен при температурах 1200–1300 °С. Выполнено исследование стабильности градуировочной характеристики жаростойких 

кабельных термопар типов K и N диам. 1,5 и 3,0 мм при отжиге на воздухе при температуре 1200 °С. Обнаружен значительный дрейф 

термоЭДС, который превышает пределы допускаемых отклонений по ГОСТ Р 8.585–2001 для указанных типов термопар. Зафиксирован 

также заметный эффект шунтирования сигнала кабельной термопары при нагреве выше 1000 °С промежуточного участка кабеля. 

Ключевые слова: температура; печь; кабельная термопара; термоЭДС; стабильность; дрейф. 

приятиях желательно использовать комплект термопар 

несколько раз, однако такая возможность должна 

быть экспериментально обоснована. 

Для определения предельной длительности применения 

термопар в рабочих условиях было проведено 

исследование стабильности кабельных ТП типов K 

и N на разных уровнях температур. Исследование заключалось 

в определении времени, в течение которого 

значение ТЭДС исследуемого ТП при заданной температуре 

выйдет за пределы допускаемых отклонений от 

номинального значения для первого класса по ГОСТ 

6616–94 (±0,004t, где t – измеряемая температура, °С). 

На этот процесс могут влиять следующие факторы: 

уровень рабочей температуры; диаметр кабеля и 

термоэлектродов ТП; материал защитной оболочки 

термопарного кабеля и электроизоляции электродов; 

тип термоэлектродов. 

Проверяли стабильность кабельных ТП на уровне 

1200 °С — верхнем пределе температуры длительного 

применения для термопар типов K и N с контролем 

градуировочной характеристики ТТ в точках 600, 900, 

1000, 1100 и 1200 °С. Были изготовлены пять комплектов 

(сборок) гибких кабельных термоэлектрических 

преобразователей (по три образца в каждом комплекте), 

которые отличались типом термопар, материалом 

оболочки (Инконель 600 или Никробель), диаметром 

оболочки (1,5 или 3 мм) и диаметром термоэлектродов 

(~0,2 или 0,6 мм). Термопарный кабель — английского 

производства. До начала экспериментов ТП прошли 

процедуру калибровки. Исходные данные по ТП представлены 

в таблице. 

Эксперименты проводили в Межкафедральной 

учебно-научной лаборатории «Теплотехнические измерения 

в металлургии» НИТУ «МИСиС», которая 

имеет право калибровки средств измерений температуры 

в соответствии с аттестатом аккредитации 

на право проведения калибровочных работ (реестр 

№ 002013), полученным в декабре 2007 г. сроком на 

7 9 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

8 0 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


Исходные данные кабельных термопреобразователей 

Тип 

ТП 

Диаметр 

чехла, мм 

Материал 

оболочки 

термопарного 

кабеля 

Заводской 

номер ТП 

пять лет. Комплекты кабельных ТП поочередно отжигали 

в течение 6–9 ч при 1200 °С, а затем осуществлялась 

промежуточная калибровка ТП. Отжиг осуществляли 

в трубчатой электропечи сопротивления модели 

СУОЛ-0,25.1/12-И1. Калибровка ТП выполнена на 

стенде «Поверка и градуировка высокотемпературных 

термоэлектрических термометров», который включает 

в себя: печь С0,1-1750.1Ф с блоком управления 

(интервал рабочих температур 600–1700 °С); поверяемый 

комплект термопар; эталонный термоэлектрический 

термометр типа ППО-1250; коробку «холодных» 

спаев ТП; многоканальный прецизионный измеритель–регулятор 

температуры (ИРТ) МИТ 8.03 ver. 2; 

персональный компьютер (ПК) с установленным программным 

обеспечением. Все оборудование и эталонные 

средства измерения, применяемые во время 

работы, имели свидетельства о поверке органов государственной 

метрологической службы. 

Калибровку кабельного ТП производили в соответствии 

с методикой поверки ТП (ГОСТ 8.338–2002) 

методом сравнения показаний калибруемых ТП с 

действительной температурой в печи, определяемой 

по эталонной термопаре, которую вместе с калибруемой 

сборкой ТП погружали в высокотемпературную 

электропечь для градуировки термопар С0,1-1750.1Ф. 

Электропечь предназначена для градуировки термопар 

в воздушной среде до максимальной температуры 

1700 °С и имеет вертикальный трубчатый хромитлантановый 

нагревательный элемент внутренним диам. 

32 мм, теплоизолированный от окружающего пространства. 

Внутри рабочей части нагревателя имеется 

глухая перегородка (из того же материала, что и сам 

нагреватель), что значительно уменьшает конвективный 

поток воздуха в рабочем пространстве печи. 

Сверху внутрь кольцевого нагревателя устанавливается 

корундовая трубка с запаянным концом, в которую 

помещаются пучок калибруемых термопар, эталонная 

Отклонения ТЭДС от номинального значения 

По сертификату 

производителя при 

температуре, °С 

Исходная калибровка 

после отжига на 1000 °С 

Время 

отжига, ч 

1000 700 1000 700 

K 3,0 Никробель 1 –1,30 –0,40 0,3 0,3 4 

2 0,4 0,3 

3 –0,3 0 

K Инконель 600 4 –2,00 –1,50 0,5 –0,4 4 

5 0,5 –0,4 

6 0,9 –0,2 

N 7 –1,66 –0,33 1,1 –0,2 4 

8 0,8 –0,3 

9 1,1 –0,3 

K 1,5 Инконель 600 10 0,82 1,29 0,8 0,8 8 

11 0,8 0,7 

12 0,8 0,6 

N 13 –2,52 –1,27 –3,5 –2,9 8 

14 –3,4 –2,7 

15 –3,9 –2,2 

термопара в кварцевом чехле и управляющая термопара 

печи. Температуру свободных концов ТП в коробке 

измеряли платиновым термометром сопротивления 

класса А, подключенным к одному из измерительных 

каналов, ее значение учитывали при пересчете показаний 

ТЭДС термопар. 

Калибровку термопар в градуировочной печи проводили 

по заданной программе нагрева и выдержки 

на разных уровнях температур. После стабилизации 

температурного режима на заданном уровне температуры 

производили замер показаний ТЭДС термопар 

и определяли действительную температуру печи по 

эталонной термопаре. Калибровку ТП проводили при 

температурах 1200, 1100, 1000, 900, 600 °С. Процедуру 

калибровки производили при температуре окружающего 

воздуха (20±5) °С, относительной влажности воздуха 

50%, атмосферном давлении 100 кПа, напряжении питающей 

сети (220±4,4) В. Показания ТП измерялись МИТ 

и передавались на ПК, где определялось отклонение измеренных 

ТЭДС термопар от номинальных значений. 

Результаты калибровки оформляли в виде протоколов. 

После завершения калибровки и естественного 

остывания до комнатной температуры сборка ТП проходила 

процесс отжига в электрической трубчатой 

печи при 1200 °С в течение 6–9 ч. При этом глубина 

погружения термопар в печь при калибровке и отжиге 

была одинаковой. Описанная последовательность 

повторялась для каждой сборки кабельных ТП. Параметры 

фактического термоциклирования термопар 

соответствуют реальному режиму при обследованиях 

промышленных печей. 

Из графика (рис. 1) отклонения ТЭДС от номинальных 

значений в зависимости от времени отжига 

кабельного ТП (зав. № 1, тип K, диам. 3 мм, оболочка 

Никробель) в трубчатой электрической печи видно, 

что ТЭДС кабельного термопреобразователя типа ХА 

выходит за пределы допускаемых отклонений перво-

Отклонение ТЭДС от номинала, °С 

2 

0 

0 

–2 

5 10 15 20 25 30 35 40 

–4 

–6 

–8 

–10 

–12 

–14 

–16 

–18 

Время, ч 

1200 1100 1000 900 600 

Рис. 1. Отклонения ТЭДС от номинальных значений для ТП 

(зав. № 1) в зависимости от длительности отжига при 1200 °С 

Отклонение ТЭДС от номинала, °С 

Время, ч 

0 

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 

–5 

–10 

–15 

–20 

1 

Рис. 2. Отклонения ТЭДС кабельных ТП типа ХА 

от номинального значения при 1200 °С в зависимости 

от длительности отжига: 

1 — диам. 1,5 мм (Инконель 600); 2 — диам. 3 мм (Никробель); 

3 — диам. 3 мм (Инконель 600) 

го класса при температуре 1200 °С примерно через 5 ч 

отжига, а за пределы второго класса — через 14 ч. При 

этом чем ниже температура калибровки, тем меньше 

отклонение ТЭДС от номинального значения: при 

900 °С они вдвое меньше, чем при 1200 °С. 

При отжиге при температуре 1200 °С в течение 

10 ч кабельный ТП типа ХА диам. 1,5 мм (оболочка 

Инконель 600) выходит за пределы допускаемых отклонений 

первого класса, в течение 12 ч — за пределы 

второго класса. Однако за это время он выходит за 

пределы допускаемых отклонений почти во всех точках 

калибровки вплоть до 600 °С. Это свидетельствует 

о том, что высокотемпературный отжиг кабеля меньшего 

диаметра приводит к быстрой его деградации во 

всем диапазоне рабочих температур. 

Сравнивая отклонения кабельных ТП типа ХА в 

оболочке Инконель 600 диаметрами 1,5 и 3 мм, можно 

отметить, что в течение первых 10 ч отжига показания 

ТП имеют примерно равную стабильность. Затем 

ТЭДС ТП диам. 1,5 мм начинает резко снижаться и к 

55 ч отжига достигает значений –71 °С при 1200 °С и 

–35 °С при 600 °С. 

Сравнительные графики отклонений ТЭДС от номинальных 

значений при температуре отжига 1200 ºС 

для кабельных термопреобразователей типа ХА пред- 

2 

3 


ставлены на рис. 2. Проанализировав полученные данные, 

можно сделать следующие выводы: 

1. Кабельные термопреобразователи типов K и 

N наружным диам. 1,5 мм (оболочка Инконель 600) 

при отжиге на температуре 1200 °С выходят за пределы 

допускаемых отклонений первого класса по ГОСТ 

6616–94 в среднем за 10 ч, а уже через 15–16 ч не соответствуют 

требованиям ГОСТ Р 8.585–2001 по своей 

индивидуальной статической характеристике. Этот 

факт не допускает повторного использования кабельных 

ТП диам. 1,5 мм на верхних пределах рабочего 

диапазона температур. 

2. Кабельные термопреобразователи типов K и N 

наружным диам. 3 мм в оболочке Инконель 600 при 

отжиге при температуре 1200 °С выходят за пределы 

допускаемых отклонений первого класса по ГОСТ 

6616–94 в среднем через 20–21 ч; через 40–45 ч они не 

соответствуют требованиям ГОСТР 8.585–2001 по индивидуальной 

статической характеристике. При этом 

стабильность ТП разных типов примерно одинакова. 

Факт быстрого отрицательного дрейфа ТЭДС ТП 

типа ХА в особо жаростойкой оболочке Никробель 

объясняется большим исходным отрицательным отклонением 

ТЭДС от номинального значения. Градиент 

наклона кривых для всех кабельных ТП диам. 3 мм 

примерно одинаков. Повторное использование таких 

термопар также проблематично, так как устойчивый 

отрицательный дрейф ТЭДС уже через 10–15 ч составляет 

–5 °С за 20 ч, что будет приводить к неоднозначности 

результатов. 

3. При использовании кабельных термопреобразователей 

на верхних пределах рабочего диапазона 

температур основное влияние на скорость дрейфа 

ТЭДС термопары оказывает наружный диаметр кабеля 

(термоэлектродов). Влияние типа термопары, материала 

жаростойкой оболочки второстепенно. 

Вышеприведенные выводы были бы неполными, 

если не учитывать другой важный фактор, непосредственно 

влияющий на показания кабельных термопар, 

— шунтирование сигнала ТЭДС по длине термопарного 

кабеля, подвергающегося воздействию высокой 

температуры. При этом чем меньше диаметр кабеля, 

тем заметнее должен быть этот эффект, так как термоэлектроды 

термопары в кабеле наружным диам. 1,5 мм 

находятся на расстоянии 0,2–0,3 мм друг от друга и от 

оболочки кабеля. Они изолированы оксидом магния, 

электросопротивление которого заметно уменьшается 

с повышением температуры. 

Для проверки этого эффекта был проведен следующий 

эксперимент: длинные (до 10 м) кабельные 

термопары типа ХА наружным диаметром 1,5 и 3 мм в 

оболочке Инконель 600 пропускали через одну или две 

трубчатые печи так, чтобы рабочий спай термопары и 

ее свободные концы находились бы в одном месте при 

одинаковой температуре окружающей среды. Согласно 

законам термоэлектрических цепей, результирующая 

ТЭДС такой термопары должна быть равна нулю 

независимо от величины градиента температуры по 

длине термопары. Однако, как показал опыт, это пра- 

8 1 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010

8 2 

МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010 


ТЭДС, мВ 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 

-0,1 

-0,2 

1000- 

1100 

град.С 1100 

град.С 

1100- 

1200 

град.С 

1200 

град.С 

Время , с 

ХА 3мм 

ХА 1,5 мм 

5 линейный фильтр (ХА 3мм) 

5 линейный фильтр (ХА 1,5 мм) 

Рис. 3. Кривые термоТЭДС кабельных термопар наружным 

диам. 1,5 и 3,0 мм при прогреве участка кабеля длиной 400 мм 

вило соблюдается только в случае, если температура 

оболочки кабеля не превышает 1000 °С. 

Длина нагреваемого участка кабельной термопары 

в печи составляла около 400 или 800 мм при использовании 

одной или двух печей соответственно. Нагрев 

участка кабеля в печи велся ступенчато. Показания 

термопар фиксировали на приборе МИТ-8.03 и графически 

воспроизводили на экране компьютера (рис. 3). 

Пока нагреваемый участок кабеля имеет температуру 

ниже 1000 ºС, результирующая ТЭДС термопары 

колеблется относительно нулевого значения, имея 

случайные отклонения. Когда температура достигает 

1000 °С, ТЭДС термопары наружным диам. 1,5 мм начинает 

расти и достигает +130 мкВ(~3,4 °С) при 1100 °С 

и +670 мкВ (~18 °С) при 1200 °С. ТЭДС кабельных термопар 

диам. 3 мм начинает возрастать при 1100 °С, 

и заметный рост происходит при нагреве до 1200 °С 

(+90 мкВ или ~2,3 °С). При понижении температуры 

печи ТЭДС возвращалась к нулевым значениям. 

При повторном нагреве термопарных кабелей на 

другом участке, но уже в двух печах (длина участка нагрева 

800 мм) кабельная термопара диам. 1,5 мм показала 

заметную отрицательную ТЭДС уже при 1000 °С 

(–700 ÷ –800 мкВ), при 1100 °С возникали отклонения 

ТЭДС как положительного, так и отрицательного знаков, 

что может быть объяснено наличием двух участков 

нагрева и более холодной зоны между ними. При 

1200 °С начинает резко возрастать ТЭДС с постоянным 

положительным градиентом, который достигает 

5000 мкВ (~135 °С) через 2,5 ч с начала нагрева, что 

свидетельствует о минимальном электросопротивлении 

между термоэлектродами в зоне нагрева. Кабельная 

термопара диам. 3 мм в этом случае показала рост 

ТЭДС +500 мкВ (~13,5 °С), что более чем в пять раз 

превышает данные при нагреве участка 400 мм. 

Таким образом, даже простой нагрев кабельной 

термопары на части ее длины до температуры более 

1000 °С может вызывать искажение реального 

сигнала термопары. Если рабочий спай будет иметь 

максимальную температуру, но значительная часть 

кабельной термопары будет также находиться при 

температуре выше 1000 °С, то результирующая ТЭДС 

будет снижаться вследствие шунтирования сигнала по 

длине термопары. Эти факторы следует всегда учитывать 

при использовании длинных кабельных термопар 

внутри печи. Они должны быть защищены по длине от 

прямого воздействия температуры, если ее значение 

превышает 1000 °С. Кабельные термопары в жаростойкой 

оболочке, используемые для этих целей, должны 

иметь наружный диаметр 5–6 мм. 

Выводы. Результаты данной работы убедительно 

показали, что стабильность кабельных термопар типов 

K (хромель–алюмель) и N (нихросил–нисил) в жаростойких 

оболочках на верхнем пределе длительного 

применения на воздухе (1200 °С) зависит, главным образом, 

от величины наружного диаметра термопарного 

кабеля. При этом допустимое время эксплуатации в 

режиме термоциклирования для кабельных термопар 

диам. 1,5 мм ограничено 15–16 ч, а для термопар диам. 

3 мм — периодом 40–45 ч. Дальнейшая их эксплуатация 

невозможна из-за дрейфа ТЭДС за пределы допускаемых 

отклонений по ГОСТ Р 8.585–2001. Многократная 

эксплуатация термопар диам. 1,5 мм невозможна, 

а термопар диам. 3 мм проблематична из-за заметного 

дрейфа ТЭДС между двумя последовательными измерениями. 

При этом необходимо также учитывать возможность 

шунтирования сигнала кабельной термопары по 

длине при высоких температурах, что также повышает 

неоднозначность получаемых результатов. Кабельные 

термопары больших диаметров более стабильны, но их 

цена в жаростойком исполнении в несколько раз больше, 

выше и их тепловая инерционность. 

STAbILITY DETERMINATION OF CAbLE THERMOCOUPLES AT THE UPPER LIMIT 

OF OPERATING TEMPERATURE RANGE 

© Ulanovsky A.A.; Kalimulina S.I., PhD; Belen’kii A.M., PhD, prof.; Bursin A.N.; Dergausova L.N. 

Under temperature charging control in a furnace working space and specimen with the help of cable thermocouples it is 

important to have thermocouple EMF stability during a whole technological process. Thermal EMF drift at the highest 

level of working temperature is unenviable at the temperatures 1200–1300 °C. Investigation of calibration curve stability 

for heat resistant cable thermocouple of K and N types has been performed while annealing at air temperature 1200 

°C. Cable thermocouples diameter were 1.5 and 3.0 mm. Great EMF drift was observed for the thermocouples and it 

exceeded the limits of EMF tolerances according to GOST R 8.585–2001. Visible shunting effect was fixed also for a thermocouple 

signal while a part of the cable heating up to the temperature higher than 1000 °C. 

Keywords: temperature; furnace; cable thermocouple; thermal EMF; stability; drift.

9•2010

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?