Инновационная технология ООО «Завод кольцевых заготовок» меняет стандарты отрасли.
Технология изготовления стальных раскатных колец представляет процесс преобразования исходной заготовки под воздействием давления в кольцо нужного диаметра и толщины. Современное производство раскатных колец включает до 7 технологических операций, 3–4 нагрева и значительные припуски на механообработку – это время, энергозатраты и потери металла. Применение кольцевых заготовок, полученных методом центробежного электрошлакового литья (ЦЭШЛ), сокращает производственный цикл на 40 %, снижает расход материала и обеспечивает мелкозернистую структуру с повышенной усталостной выносливостью. Это особенно важно для деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и переменных напряжений, например в машиностроении, энергетике и нефтегазовой промышленности. Опыт ООО «Завод кольцевых заготовок» (Омск) показывает: переход на ЦЭШЛ-заготовки – это не эксперимент, а просчитанная стратегия повышения конкурентоспособности.
Вызовы традиционного производствараскатных колец
Раскатные кольца – это не просто стальная деталь. Это элемент, от которого зависит работоспособность турбин, подшипниковых узлов, трубопроводов, уплотнительных систем. Сбой одного кольца может остановить целый производственный участок или энергоблок. Поэтому требования к качеству здесь не допускают компромиссов.
Классическая технология выглядит логично на бумаге: берем горячекатаный прокат или слиток непрерывного литья, режем на мерные длины, правим торцы (параллельность – обязательное условие), греем в пламенных печах, осаживаем, прошиваем центральное отверстие, снова греем, раскатываем на кольцераскатной машине, очищаем от окалины. Семь операций, 3–4 нагрева, множество контрольных точек.
Но на практике каждый этап добавляет риски. Неравномерный прогрев – и структура металла становится неоднородной. Отклонение геометрии на несколько миллиметров – и заготовка уходит в брак или требует дополнительной механообработки. Большие припуски «на всякий случай» – это прямые потери металла, которые съедают маржу. А простои оборудования из-за дефектной детали обходятся в разы дороже, чем экономия на исходном материале.
Производители ищут ответ: как сократить цепочку переделов, снизить влияние человеческого фактора и при этом получить изделие с гарантированными свойствами?
Центробежное электрошлаковое литье: исходная заготовка, готовая к раскатке
Ответ нашелся в технологии, которая переворачивает логику производства.
Центробежное электрошлаковое литье (ЦЭШЛ) – метод получения кольцевых заготовок, при котором металл плавится в электрошлаковой ванне и под действием центробежных сил формируется в тело вращения. Результат – кольцо с точно заданным химическим составом, равномерной толщиной стенки и четко определенным центральным отверстием. Данные параметры являются определяющими в подготовке исходной заготовки для последующего горячего деформирования на кольцераскатной машине.
Ключевое отличие от традиционного подхода – заготовка уже имеет форму кольца. Представьте: вместо того чтобы покупать листовой металл для фланца и вырезать из него круг с 40 % отходов, вы получаете точную кольцевую заготовку. Только здесь масштаб другой, а принцип тот же – минимум потерь, максимум точности.
Для производства раскатных колец это означает сокращение технологической цепочки с 7 операций до 3–4. Не нужна резка проката, не нужна правка торцов, не требуется осадка и прошивка с повторным нагревом. ЦЭШЛ-заготовка поступает на кольцераскатную машину практически готовой – остается нагрев и сама раскатка.
Ключевые преимущества технологии:
• сокращение операций с 7 до 3–4;
• уменьшение количества нагревов с 3–4 до 1–2;
• снижение производственного цикла с 35 до 10 дней;
• повышение коэффициента использования металла до 85 %.
Экономический эффект очевиден: меньше энергозатрат, меньше времени, меньше брака. Но есть и технологический бонус – металл сохраняет однородность структуры, которая затем только улучшается в процессе горячей деформации за счет динамической рекристаллизации.
Доказательная база: результаты исследований
В 2024–2025 годах ООО «ЗКЗ» провело серию металлографических исследований раскатных колец, изготовленных из ЦЭШЛ-заготовок. Цель – подтвердить, что данная технология не просто сокращает производственный цикл, но и улучшает структуру металла. Образцы исследовались в раскатном и термообработанном состоянии по ГОСТ 5639-82 и ГОСТ 10243-75. Для объективности в выборку включили эталонные образцы от Челябинского кузнечно-прессового завода (ЧКПЗ) – признанного лидера отрасли.
Сталь 09Г2С (конструкционная низколегированная)
После нормализации при температуре 910 °С структура образца представляет собой феррит и перлит с величиной зерна 7–8 балл. Это мелкозернистая структура, которая обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость – критически важные свойства для деталей, работающих при динамических нагрузках в условиях вечного холода. Макроструктура плотная, оценена в 1 балл, не имеет трещин, флокенов, пор, расслоений и других неметаллических включений.
Сталь 15Х5М (жаропрочная)
Образцы после отжига при 880 °С показали зерно 7 балл – важный результат для стали, работающей при высоких температурах. Мелкое зерно замедляет процессы ползучести и повышает длительную прочность. Макроструктура – 1 балл, без следов усадочных раковин или сегрегаций.
Сталь 12Х18Н10Т (нержавеющая аустенитная)
Здесь результат особенно показателен. После термообработки закалка 1050 °С на воздух/воду образцы ЗКЗ продемонстрировали величину зерна 5–6 балл – мелкозернистую структуру, типичную для высоколегированных аустенитных сталей после рекристаллизационного отжига. Это норма для данного класса материалов. Важнее другое: макроструктура – 1 балл, полное отсутствие дефектов.
В дополнение проводились испытания образцов на стойкость к межкристаллитной коррозии (МКК) по методу АМУ ГОСТ 6032, по окончании испытаний для обнаружения МКК образцы изгибали на угол 90° ± 5°, радиус оправки – две толщины образца = 12 мм (ГОСТ 14019). Образцы после испытания на изгиб просматривали при увеличении 8×, трещины на изогнутых образцах отсутствовали, что свидетельствует о стойкости стали к МКК, что отвечает требованиям ГОСТ Р 52630-2012
Для сравнения: образцы от ЧКПЗ из той же стали показали зерно 5–6 балл. Это не означает, что продукция ЧКПЗ хуже – просто другой технологический процесс, использование проката в качестве исходной заготовки. Но это доказывает: ЗКЗ способен управлять структурой металла и получать результаты на уровне ведущих производителей.
Что это означает для заказчика
Протоколы испытаний – это не формальность. Это гарантия, что кольцо, установленное в турбину или подшипниковый узел, будет работать предсказуемо. Мелкозернистая структура (7–8 балл) повышает сопротивление усталостному разрушению – детали служат дольше, реже требуют замены. Отсутствие макродефектов (1 балл) исключает внезапные отказы из-за скрытых пор или включений.
Более того, воспроизводимость результатов от партии к партии подтверждает стабильность технологии ЦЭШЛ. Это не единичный успешного эксперимента, это отлаженный процесс.
Экономический эффект для заказчиков
Переход на ЦЭШЛ-заготовки обеспечивает значительное снижение общей стоимости владения. Но каждая целевая группа видит свои выгоды.
Для руководителей производства
Когда речь идет о стратегических решениях, важна не только цена заготовки, но и итоговая экономика производства. Сокращение производственного цикла на 33 % – это возможность быстрее выполнять заказы и увеличивать оборот. Экономия энергоресурсов на 25–30 % напрямую влияет на себестоимость продукции. Снижение расхода металла до 18 % при масштабе производства измеряется десятками тонн сэкономленной стали в год.
Для инженеров-металловедов
Протоколы испытаний – это язык, на котором говорит качество. Когда микроструктурный анализ показывает зерно 7–8 балл и макроструктуру 1 балл, это не просто соответствие ГОСТу. Это гарантия предсказуемого поведения металла под циклическими нагрузками, устойчивость к усталостному разрушению, отсутствие скрытых дефектов, которые могут проявиться через тысячи часов эксплуатации.
Для специалистов отдела снабжения
Стабильность поставок – это спокойствие производственного плана. Когда цикл изготовления сокращается с 21 до 14 дней, это возможность работать с меньшими складскими запасами и быстрее реагировать на изменения спроса. Снижение рисков брака означает меньше неожиданных срывов сроков и меньше экстренных заказов по завышенным ценам.
Для коммерческих директоров
В переговорах с клиентами аргументы должны быть конкретными. Увеличенный ресурс работы деталей на 30–40 %, подтвержденная микроструктурой надежность, снижение общей себестоимости производства – это то, что позволяет обосновать цену не самую низкую, но самую выгодную с точки зрения применения материала и количества дальнейших технологических операций.
Применение и перспективы
Раскатные кольца из ЦЭШЛ-заготовок находят применение в ключевых отраслях промышленности, где надежность оборудования критична.
Энергетика: турбины и генераторы работают в условиях высоких температур и давлений. Раскатные кольца из ЦЭШЛ-заготовок обеспечивают стабильность работы энергетических установок и снижают риски внеплановых остановов.
Судостроение: опорные элементы валов и уплотнительные системы подвержены воздействию агрессивной морской среды. Высокая коррозионная стойкость и однородность структуры делают кольца из ЦЭШЛ незаменимыми для критически важных узлов.
Нефтегазовая отрасль: оборудование для добычи и переработки работает в экстремальных условиях – от Арктики до пустынь. Повышенная усталостная прочность ЦЭШЛ-колец обеспечивает увеличенный межремонтный период.
Машиностроение: подшипниковые узлы тяжелого оборудования испытывают постоянные циклические нагрузки. Мелкозернистая структура (7–8 балл) ЦЭШЛ-заготовок повышает ресурс работы в 1,5–2 раза по сравнению с традиционными решениями.
Металлургия: элементы технологического оборудования для горячей и холодной деформации металла требуют сочетания прочности и точности геометрии. ЦЭШЛ-технология обеспечивает оба этих параметра.
Применение раскатных колец не ограничивается перечисленными отраслями. Они также востребованы в производстве железнодорожного транспорта, горнодобывающей и химической промышленности – везде, где требуются прочные, надежные и долговечные детали с гарантированным качеством.
Заключение
ООО «Завод кольцевых заготовок» создало не просто новую идею применения технологии, а новую отраслевую норму, где качество, экономичность и надежность становятся не взаимоисключающими, а взаимодополняющими факторами. Структура и уровень механических свойств заготовок, изготовленных методом ЦЭШЛ и прошедших раскатку, соответствуют уровню кованых изделий. Макроструктура плотная, не имеет трещин, флокенов, пор, расслоений.
Технология ЦЭШЛ – это инвестиция в стабильность производства, обеспечивающая:
• снижение общей себестоимости на 15–20 %;
• повышение надежности критических узлов на 30–40 %;
• сокращение производственного цикла на 33 %;
• гарантированное качество структуры металла
с воспроизводимыми результатами.
Освоение технологии изготовления раскатных колец из отливок ЦЭШЛ – это значительный шаг вперед для отечественной промышленности. Этот подход не только повышает конкурентоспособность продукции, но и способствует развитию компетенций в области металлургии и обработки металлов давлением.
ООО «Завод кольцевых заготовок» производит раскатные кольца диаметром до 1200 мм из ЦЭШЛ-заготовок с 2018 года. Каждая партия проходит ВИК, контроль химического состава. Каждое кольцо – подтвержденное качество. Начните экономить уже на следующем заказе.
Статья подготовлена на основе результатов исследований ООО «Завод кольцевых заготовок» за 2024–2025 годы. Все данные по микроструктуре и макроструктуре получены в соответствии с ГОСТ 5639-82 и ГОСТ 10243-75.
