Безперервне розливання поширювалося в світі одночасно з технологічною революцією в виплавці сталі. Ще якихось 50-60 років тому у металургії домінували мартенівські печі. Плавка в них тривала кілька годин до тих пір, поки сталь не набувала потрібних характеристик. Але мартенівські печі не будуються вже з 1970-х років. В ті роки замість них почали активно впроваджувати кисневі конвертери і дугові електросталеплавильні печі (ДЕСП), які сьогодні забезпечують практично 100% світових сталеплавильних потужностей.
Від способу виплавки сталі залежить не тільки вибір сировини та склад шихти. Нові технології вплинули й на кількість проміжних стадій переробки між ще рідкою сталлю і вже твердим готовим прокатом. Хоча МБРЗ домінують у сучасній металургії, в промислових масштабах все ще використовують два основні способи розливання сталі:
- розлив сталі у зливки;
- виробництво товарних напівфабрикатів шляхом безперервного розливу.
Мартенівський спосіб виплавки сталі з'явився задовго до того, як було розроблено технологію безперервного розливу. Тому практично у всіх мартенівських цехах світу, що існували на той час, спочатку виробляли зливки. Розлив рідкої сталі відбувався у спеціальні ковші, а з них - в виливниці, в яких формуються сталеві зливки (квадратні, прямокутні, круглі). Є два основні способи розливу сталі у виливниці: зверху по черзі у кожну форму, або знизу - через сифон відразу в кілька виливниць. Сифон дозволяє пришвидшити процес та поліпшити якість напівфабрикату. Далі зливки розігрівають і обробляють тиском на спеціальних заготівельних або обтискних станах - слябінгах (в разі отримання заготовки для подальшого виробництва плоского прокату - сталевого листа і рулону) або блюмінгах (для виготовлення квадратної, прямокутної і круглої заготовки). Лише після цього сляб, квадрат чи круг потрапляє до прокатних цехів для виробництва готового прокату.
Проходження всіх цих стадій займає досить багато часу і вимагає великих енерговитрат, наприклад, для розігріву зливків, а також для їхньої обробки тиском.
Цю праце- та енергоємну процедуру вдалося радикально вдосконалити після другої світової війни. Саме наприкінці 1940-х - початку 1950-х з'явилися перші дослідні та дослідно-промислові машини безперервного розливання сталі вертикального типу. А в 1960 році в Донецьку запрацювала велика промислова УБРС, про яку йшлося вище. Технологія безперервного розливання дозволила з рідкої сталі відразу виробляти сляби, квадратну або круглу заготовку, придатну для перекату в готову металопродукцію. У 1970-ті рр. були створені радіальні і криволінійні МБРЗ, які зараз є стандартом для цієї технології.
Показово те, що перша українська УБРС працювала в парі з мартеном. Але в проектах більшості старих сталеплавильних цехів не було передбачено можливості впровадження нової прогресивної технології - аж до відсутності місця для розміщення нового устаткування. Тому МБРЗ почали масово з'являтися разом із новими ефективнішими сталеплавильними потужностями. На великих меткомбінатах це були киснево-конвертерні цехи, на міні-металургійних заводах використовували дугові електросталеплавильні печі.
Практично всю конвертерну сталь та електросталь зараз розливають за такою технологією: рідкий метал зливають в сталерозливні ковші і далі, після доведення до потрібних параметрів в установці піч-ківш, її подають в проміжні ковші МБРЗ. З них метал впускають через кристалізатор, в якому напівфабрикати поступово остигають, тверднуть і, вкриваючись скоринкою, набувають задану форму сляба, квадрата або круга.
Водночас, у сучасній металургії активно використовується технологія позапічної обробки стали. Це означає, що метал набуває кінцевих властивостей не у сталеплавильній печі (мартені, конвертері або ДЕСП), а в установці піч-ківш. Це дозволяє суттєво пришвидшити процес плавлення й підвищити продуктивність обладнання, а також забезпечити безперервну подачу рідкої сталі до МБРС. За даними worldsteel.org, у 2019 році за допомогою безперервного розливання було вироблено 1,8 млрд. тонн сталевої продукції в світі і більше 11 млн. тонн - в Україні.
Які переваги машин безперервного розливання заготовок?
По-перше, зростає якість готової продукції, поліпшуються її фізичні, хімічні та геометричні характеристики, якість поверхні та структура самої стали. По-друге, після впровадження МБРЗ різко збільшується вихід придатної продукції - на 15-20%. По-третє, зменшуються витрати енергії (газу й електрики) і витратних матеріалів, таких як вогнетриви. І, по-четверте, все це разом дозволяє скоротити собівартість напівфабрикатів і готового металопрокату.
Невже технологія безперервного розливання настільки добра, що не має недоліків? Не має нічого досконалого. До недоліків можна віднести скорочення оборотного брухту, що змушує заводських постачальників активніше працювати, а також високу вартість самої технології. Наприклад, нова слябова МБРЗ у комплексі з іншим обладнанням обійшлася ММК ім. Ілліча Групи Метінвест 150 млн. доларів США. Проте такі вкладення окупаються завдяки отриманню додаткових обсягів високоякісної продукції.
Будівництво МБРЗ №4 на ММК ім. Ілліча почалося у вересні 2016 року. Комплекс високопродуктивного обладнання до неї було поставлено австрійською компанією Primetals Technologies. До його складу, крім двострумкової машини безперервного розливання заготовок, входить установка піч-ківш із сучасною газоочисткою, водопідготовка зі зворотним осмосом, фільтрокомпенсувальна система тощо. Це обладнання дозволило збільшити потужності ММК ім. Ілліча з розливу сталі та повністю задовольнити потреби стану гарячої прокатки рулонів 1700 у високоякісних безперервно розлитих напівфабрикатах.
Нова МБРЗ в Маріуполі може щороку виробляти близько 2,5 млн. тонн литих слябів розміром 170-250 х 900-1550 мм. Це дозволяє скоротити експорт чавуну та зосередитися на виробництві продукції з більш високою доданою вартістю.
Запуск нової МБРЗ на ММК ім. Ілліча на початку 2019 року став значним етапом на шляху модернізації металургійних підприємств Групи Метінвест.
За даними worldsteel.org, близько 97% сталі розливається зараз у світі за допомогою МБРЗ. В Україні цей показник дещо нижчий, але він постійно зростає. Якщо у 2008 році він був на рівні 40%, то у 2020-му він може досягти 60-70%, оскільки більшість українських виробників відмовилися від розливу сталі у виливниці.
Сьогодні у нашій країні фактично лише два металургійних підприємства не мають технології безперервного розливу сталі. Найбільше з них - комбінат Запоріжсталь. Тут сталь виплавляють у двованних сталеплавильних агрегатах, які є мартенівськими печами, що пройшли глибоку модернізацію. Минулого року тут виготовили більше 4 млн. тонн сталі. Всю її розливають у зливки, які проходять через слябінг та прокатні стани, щоб перетворитися на готовий плоский прокат. Він користується попитом як в Україні, так і на багатьох експортних ринках.
Чи варто поєднувати мартен на Запоріжсталі з безперервним розливом? Скоріш за все, це не знадобиться. Вже декілька років Група Метінвест веде підготовчу роботу для будівництва нового киснево-конвертерного цеху у Запорожжі. Тут планують впровадити ще більш просунуту версію безперервного розливання - ливарно-прокатний модуль. Такий спосіб розливання сталі використовує комплекс обладнання, який поєднує декілька стадій металургійної переробки. Фактично з рідкого металу в ньому можна виробляти готовий гарячекатаний плоский прокат.
Такий процес буде ще ефективнішим та екологічнішим навіть за МБРЗ, які вже стали звичайною технологією для металургів України та світу.