ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

В 1975 г. наша страна вышла на первое место в мире по объему производства стали. В настоящее время в СССР производится и применяется более 1000 марок легирован­ных сталей, при этом около 80 % всей производимой в СССР стали расходуется на производственно-эксплуатаци­онные нужды и 20|% на капитальное строительство. Глав­ным потребителем металла является машиностроение и ме­таллообработка (— 40 %). Среди машиностроительных ми­нистерств крупнейшими потребителями готового проката являются тракторное и сельскохозяйственное машинострое­ние (~26% от всего потребления в машиностроении), ав­томобильная промышленность (~22%), тяжелое и транс­портное машиностроение (~18%). Значительно меньшую металлоемкость имеют станкостроительная и инструмен тальная промышленность (•— 4,5 /о) > машиностроение дл: легкой и пищевой промышленности (~3°/о), приборостро ение (~1°/о).

В капитальном строительстве стальной прокат в основ ном используется на армирование железобетонных конст рукций и на производство сварных стальных конструкций Доля производства легированной стали в общем объем? выплавки составляет около одной четверти. При таких мае штабах производства и применения специальных стале{ особое значение приобретает рациональный выбор легиру ющих элементов по их стоимости и дефицитности и эконо­мическая эффективность использования легированных ста­лей в народном хозяйстве страны. Стоимость и дефицит­ность легирующих элементов в каждой стране различные и определяются природными запасами элемента, масштабами и технологией его промышленного производства и потреб­ления, конъюнктурой на мировом рынке.

Так, большие запасы марганца в нашей стране сделали его наиболее дешевым и широко используемым элементом в отечественной металлургии; наоборот, в США марганец в значительной доле импортируется и является одним – из наиболее дефицитных элементов. Также надо отметить, что в нашей стране благодаря огромным запасам и все увели­чивающемуся производству ванадий из числа наиболее де­фицитных элементов становится материалом, который все шире используется для легированных сталей самого раз­личного назначения, в том числе и для сталей массового производства. В настоящее время наиболее широко приме­няемые в нашей стране легирующие элементы можно под­разделить по степени дефицитности на относительно неде­фицитные— Mn, Si, Cr, Al, Ti, V, В и дефицитные — Nb, Mo, Cu, Pb, Ni, W, Та, Со. Особо дефицитными следует считать W, Ni, Со из-за большой потребности их для произ­водства сплавов специального назначения и прежде всего жаропрочных.

Из-за огромного разнообразия марок сталей по назна­чению факторы, определяющие технико-экономическую эф­фективность применения легированных сталей в народном хозяйстве, в каждом конкретном случае будут свои, одна­ко можно указать несколько общих факторов, определяю­щих техническую и экономическую целесообразность при­менения легированной стали.

На эффективность применения легированной стали для изготовления того или иного изделия и конструкции влияют следующие технико-экономические факторы: получение но­вых эксплуатационных и технологических свойств металла (например, коррозионная стойкость, жаропрочность, свари­ваемость, штампуемость и т. п.); обеспечение необходимой надежности и долговечности (хладостойкость, износостой­кость, сопротивление усталости и т. п.), уменьшение массы (веса); снижение расходов на изготовление, монтаж, транс­портирование и эксплуатацию.

При использовании легированной стали чаще всего име­ет место одновременное действие нескольких из перечислен­ных технико-экономических факторов.

Выбор той или иной марки стали для конкретного изде­лия или конструкции будет рациональным и экономически эффективным, если сталь при минимальном легировании обеспечивает требуемый уровень конструктивной прочности, а удорожание материала в результате легирования и из­менения технологии производства не будет превышать эко­номический эффект, достигаемый посредством перечислен­ных технико-экономических факторов.

Изложенные общие принципы экономически рационального выбора легированных сталей проиллюстрируем на двух конкретных примерах:

Низколегированные строительные стали. Эти стали обычно приме­няют взамен углеродистых строительйых сталей. Низколегированные стали типа 09Г2, 14Г2, 15ГФ, 09Г2ФБ, 16Г2А обеспечивают повышение предела текучести в 1,3—1,8 раза по сравнению с углеродистой сталью ВСтЗсп. Благодаря этому расход металла сокращается на 15—50 %. Однако себестоимость проката из низколегированных сталей на 10— 15% выше, чем из углеродистой стали: из-за расхода легирующих эле­ментов, большего удельного расхода слитков (на 40—50 кг/т) и повы­шенной трудоемкости производства. Из приведенных данных видно, ч>го себестоимость низколегированных сталей возрастает в меньшей степени, чем достигаемая экономия от уменьшения массы из-за увеличения проч­ности. Вследствие этого суммарный народнохозяйственный эффект от применения металлопродукции из низколегированных сталей взамен углеродистых достигает обычно порядка 20 руб/т. Однако не только этим обусловлена эффективность применения низколегированных ста­лей. Так, ряд низколегированных сталей (15ГФ, 09Г2ФБ, 16Г2АФ и др.) обеспечивает достижение новых свойств: снижение порога хладноломко­сти до —40—70 0C, т. е. уменьшение склонности стали к хрупким разру­шениям. Это делает возможным применение таких сталей в районах Сибири и Севера с низкими климатическими температурами, что обес­печивает высокую надежность и долговечность металлоконструкций (например, магистральных газопроводов). Строительство таких газо­проводов из углеродистых сталей практически невозможно из-за силь­ной склонности их к хрупким разрушениям при температуре —40 "С и ниже. Таким образом, эффективность применения низколегированных сталей определяется снижением массы конструкций, повышением их на­дежности и долговечности, снижением расходов на транспортирование металла, монтаж оборудования и конструкций и т. п.

Быстрорежущие стали. Объем производства этих сталей относи­тельно невелик, однако по цене эти стали относятся к наиболее дорогим из-за наличия в их составе высокого содержания весьма дефицитного и дорогого вольфрама (6—18 %), а также молибдена, кобальта, ванадия. В последние годы в связи с острой дефицитностью вольфрама наиболь­шее применение нашла сталь типа Р6М5 (6 % W, 5 % Mo), а производ­ство высоковольфрамовых сталей типа Р18 (18 % W) резко сократи­лось. Использование быстрорежущих сталей обеспечивает теплостой­кость инструмента прн температурах 620—6400C в зависимости от марки быстрорежущей стали. Другие легированные, а тем более угле­родистые, инструментальные стали не могут обеспечить такой тепло­стойкости инструмента. Поэтому для обеспечения красностойкости при €20 0C наиболее экономически эффективным будет применение сталей с 6 % W (Р6М5, Р6АМ5), а не с более высоким содержанием вольфра­ма (Р18, Р12). Для обеспечения красностойкости при 630 0C применяют более легированные стали Р6М5К5, Р9К5, Р12ФЗ и т. п.

Приведенные примеры показывают необходимость тщательного тех­нико-экономического анализа, обеспечивающего в каждом конкретном случае при выборе стали необходимые требования при минимальном и экономном легировании.