Белорецкие канаты с полимером: служат дольше, работают надежнее

Белорецкие канаты с полимером: служат дольше, работают надежнее

Белорецкие канаты с полимером: служат дольше, работают надежнее
Журнал «Металлы Евразии» №1 2021

АО «Белорецкий металлургический комбинат» работает в составе Группы «Мечел» и входит в тройку ведущих производителей метизов России. Предприятие выпускает катанку, стальную проволоку из качественных марок сталей, стальные канаты, ленту различных размеров и сечений, гвозди. Продукция БМК востребована в строительстве, топливно-энергетической промышленности, отраслях машиностроения, а также в оборонно-промышленном комплексе. Сегодня БМК предлагает рынку новую продукцию – многопрядные стальные канаты с полимером, которые уже успешно зарекомендовали себя.

За свою историю Белорецкий завод не раз становился первым в разработке новых видов продукции. К их числу относится освоение производства пружинной нерасслаивающейся проволоки, кардной, ремизной, шарикоподшипниковой, нержавеющей провололки, из сплавов сопротивления, бортовой проволоки, металлокорда, часовой ленты, проволоки микронных размеров, проволоки для клапанов двигателей внутреннего сгорания, для армирования ЖБК, различных видов канатов.

Если обратиться к историческим истокам, то нужно выделить важную дату – 28 июля 1914 года, когда в верховьях реки Белой, в самом сердце Южного Урала, начал работу проволочно-гвоздарный завод, построенный всего за два года. Он положил начало сталепроволочно-канатному производству Белорецкого металлургического комбината (дата основания 1762 год). В начале 1920-х годов на Белорецком сталепроволочно-канатном заводе было впервые в стране освоено производство стальной проволоки. Этому предшествовало изучение и освоение новой технологии термической обработки заготовки – патентирования – работниками завода при участии видного металловеда, профессора Уральского политехнического института С.С. Штейнберга. Внедрение этого процесса стало отправной точкой для развертывания в Белорецке отечественного производства канатов, которое уже накопило практически столетний опыт.

В наши дни развитие комбината, модернизация его производства, совершенствование технологий и освоение новых видов продукции получило мощный импульс и вышло на качественно новый виток после вхождения БМК в 2003 году в Группу «Мечел». За эти годы успешно освоены практически все технологии, направленные на увеличения эксплуатационного ресурса канатов, включая освоение 8-прядных канатов диаметрами до 28 мм, а также канатов с пластическим обжатием прядей и канатов в целом.
Толчком для активизации этой работы послужили запросы самой Группы «Мечел», а именно – предприятий ее горнорудного дивизиона, где эксплуатировались экскаваторы P&H 2300 и P&H 2800 фирмы Joy Global. Все они были оснащены канатами с полимерным покрытием, что заметно улучшало эксплуатационные характеристики и продлевало межремонтные периоды использования машин. Поэтому перед БМК встала задача найти способы покрытия экскаваторных канатов полимером.

На первом этапе готовый серийно-применяемый в промышленности полиэтилен нанесло на белорецкий канат стороннее предприятие, выпускающее кабельную продукцию. Тестовый образец отправили в компанию «Якутуголь» (также входит в Группу «Мечел»), где его установили на экскаватор, работающий в одном из угольных разрезов. Однако этот полиэтилен практически сразу растрескался и отслоился.

После этого неудачного опыта была поставлена задача определить состав полимера, отвечающий необходимым требованиям. В соответствии с техническим заданием он должен был сохранять пластичность и работоспособность при температурах до -60°С и в то же время быть устойчивым к воздействию высоких температур в диапазоне до +80°С, а также отличаться хорошей адгезией к металлу, препятствующей отслаиванию покрытия в ходе эксплуатации, иметь высокую стойкость к истиранию при абразивном воздействии, к ультрафиолетовому излучению и атмосферным явлениям, и кроме того обладать масло- и бензостойкостью.

Совместно с ведущими исследовательскими институтами и научными организациями России и стран ближнего зарубежья специалисты БМК приступили к подбору полимера. Результатом этой работы стало определение марки полимера, максимально соответствующей требованиям технического задания. На основании полученных данных комбинат продолжил работу с производителем геофизических кабелей. Параллельно изучался зарубежный опыт. Уже первые испытания канатов с новым полимером дали обнадеживающие результаты. Так, при использовании этих образцов на экскаваторах ЭКГ-5, разрабатывающих известняк на Пугачевском карьере (предприятие входит в ООО «Мечел–Материалы»), было зафиксировано увеличение их средней наработки до 139 % по сравнению с серийно применяемыми канатами без покрытия.

Следующим шагом стало сотрудничество с Фондом развития промышленности РФ, при поддержке которого за три года на БМК был реализован инвестиционный проект по освоению производства многопрядных канатов, в том числе с полимерным покрытием. В рамках этой программы была закуплена немецкая 12-шпульная канатная машина SKET 12 × 1250, позволяющая изготавливать канаты диаметрами от 22 до 90 мм с числом прядей во внешнем повиве до 12 штук.

«Изюминкой» проекта можно назвать приобретение новейшей линии экструзии. Ее изготовили в австрийской компании Rosendahl согласно техническому заданию БМК. При этом было реализовано ноу-хау, обеспечивающее заполнение полимером межпрядного пространства канатов с проникновением полимера до сердечника. Ранее эта технология компанией нигде не использовалась и была разработана специально для БМК. Поставщиком полимера было выбрано ПАО «Уфаоргсинтез». В декабре 2018 года новое оборудование запустили в работу. Его возможности позволяют наносить полимер на канаты диаметром от 10 до 90 мм, причем как на сердечник, так и на канат в целом.

Реализация технических решений в рамках проекта позволила получить ряд значительных преимуществ в эксплуатационных характеристиках белорецких канатов.

Во-первых, освоение производства многопрядных канатов позволяет получить продукцию, обладающую повышенной гибкостью. Это дает возможность применять в оборудовании блоки меньших диаметров, что имеет большое значение для многоблочных подъемных устройств и других канатно-блочных систем, которыми оснащены краны, талевые системы буровых установок и экскаваторы. Многопрядные канаты обладают техническим ресурсом, увеличенным в 1,5–2 раза и более по сравнению с 6-прядными канатами. Также они более уравновешены за счет противоположности направлений свивки по слоям. Их прочность возрастает за счет увеличения коэффициента заполнения металлического сечения каната.

Во-вторых, важнейшим конкурентным преимуществом для продукции БМК стало освоение технологии производства канатов с полимерным покрытием и заполнением им сечения каната. Полимер исключает непосредственный контакт проволок сердечника и прядей между собой, что предотвращает внутренние разрывы проволоки и прядей, и значительно отодвигает их разрушение от контактных напряжений в процессе эксплуатации. Канат сохраняет стабильную структуру во время установки и работы, исключается перемещение прядей относительно друг друга. Слой полимера, покрывающий канат, предотвращает контакт стального каната с металлическими частями подъемных механизмов, блоков и шкивов, снижая их износ, а также защищает канаты от воздействия влаги и абразивных частиц. Кроме этого, полимер устойчив к воздействию химических веществ, что обеспечивает его высокую работоспособность.

В-третьих, новое оборудование позволяет изготавливать не только многопрядные канаты и покрывать их полимером, но и канаты с пластическим обжатием. Благодаря этому, проволоки приобретают повышенную прочность, износостойкость к истиранию, а сам канат отличается увеличенной стойкостью к поперечному раздавливанию. За счет увеличения площади контакта снижается износ ручьев дорогостоящих блоков оборудования.

Все технологические решения, внедренные в ходе реализации проекта по производству многопрядных канатов, в том числе с полимерным покрытием, позволили освоить БМК поистине уникальную продукцию, способную заместить импортные канаты для техники в горнорудной промышленности.

Получив положительные результаты, БМК не останавливается на достигнутом уровне. В настоящее время продолжается подбор и совершенствование серийно применяемого полимера. Так, совместно с башкирским химическим предприятием разработан новый состав, обладающий более высокими адгезионными и пластическими характеристиками и при этом сохраняющий стойкость к истиранию.

На сегодняшний день канаты с полимерным покрытием проходят испытания как на предприятиях Группы «Мечел», так и в других отечественных компаниях. Тестирование проходит на импортных экскаваторах P&H 2300 и P&H 2800 и на отечественных ЭКГ- 5, ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12, ЭКГ-18.

Эксплуатация этих канатов на предприятиях Группы «Мечел» показала увеличение их наработки со 140%, по отношению к нормативу на момент освоения технологии, до 220%, по результатам последних испытаний в 2020 году. Таким образом, использование канатов с полимерным покрытием позволяет превзойти утвержденные на разрезах и карьерах нормативы в два раза. В ряде случаев зафиксировано превышение нормативной наработки более чем в три раза.

Необходимо отметить, что канаты с полимерным покрытием производства БМК на экскаваторах P&H показывают наработку на уровне импортных аналогов, имея при этом стоимость в два раза ниже. При эксплуатации канатов в полимере на отечественных экскаваторах ЭКГ-8И Качканарского ГОКа зафиксировано увеличение их наработки в два раза по сравнению с нормативами. При этом специалистами отмечена легкость запасовки белорецких канатов при их прохождении через полиспастовую систему и отсутствие подклинивания. Канаты чистые, без смазки, так как полимерное покрытие не требует ее нанесения. Специалисты ГОКа особо отметили, что при эксплуатации полимерных канатов происходит не только сохранение, но и восстановление шкивов и блоков экскаватора, получивших повреждения при работе стальных канатов без покрытия. А это, в свою очередь, еще больше увеличивает срок эксплуатации как самих канатов, так и оборудования.

Реализация проекта позволила Белорецкому металлургическому комбинату расширить сортамент канатной продукции. В настоящее время ее поставки осуществляются не только в российские регионы, но также поставляются на экспорт – в страны ближнего зарубежья и Евросоюза.

Необходимо отметить, что применение многопрядных канатов не ограничивается горнодобывающей промышленностью. Сегодня белорецкие канаты с сердечником, покрытым полимером, проходят испытания на кранах в металлургическом производстве и уже показывают увеличение сроков эксплуатации по сравнению с серийно применяемыми. Многопрядные канаты, в том числе с сердечником, покрытым полимером найдут свое применение в нефте- и газодобыче, а также крановом оборудовании.

Своей основной задачей БМК считает увеличение доли многопрядных канатов, в том числе в полимере, как на внутреннем, так и на внешнем рынках.