Производство бериллиевой бронзы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика предприятия

бериллиевый химический бронза

Полное название: Открытое акционерное общество «Московский завод по обработке цветных металлов» (ОАО «МЗОЦМ»); Open Joint Stock Company «Moscow non-ferrous metals processing plant» (OJST «MZOCM»)

Реквизиты:

Почтовый адрес: 113191, г. Москва, Серпуховской вал, д. 35

Телефон: (095) 954-73-80 (приемная)

Факс: 954-05-14

E-mail: Captain@redline.ru

Internet - сайт: www.mzocm.ru

Дата основания предприятия: 1899 г.

Дата акционирования: 17.06.1994

Предприятие не является градообразующим

Код ОКПО: 05785307

Уставной фонд (руб.): 10968700

Учредители:

Граждане России (414)

Доля в уставном: 0000003828.08 руб. (003.49%).

Эне Инвестментс Лимитед Кипр

ОКПО: 00000025. ОКФС: Собственность иностранных юридических лиц.

Доля в уставном: 0000019623.00 руб. (017.89%).

Омар Инвестментс Лимитед Кипр

ОКПО: 00000025. ОКФС: Собственность иностранных юридических лиц.

Доля в уставном: 0000020445.66 руб. (018.64%).

Киптон Лимитед Кипр

ОКПО: 00000025. ОКФС: Собственность иностранных юридических лиц.

Доля в уставном: 0000020708.91 руб. (018.88%).

ООО Энергопром

ОКПО: 50418242. ОКФС: Собственность иностранных юридических лиц.

Доля в уставном: 0000017109.00 руб. (015.60%).

АО Городской депозитарий 34478-IU 2 ОТ 11.04.1996 Московская регистрационная палата - ОКПО: 39544986. ОКФС: Собственность субъектов Российской Федерации.

Доля в уставном: 0000020840.53 руб. (019.00%).

ОАО Братский алюминиевый завод

ОКПО: 05785247. ОКФС: Частная собственность.

Доля в уставном: 0000000001.00 руб. (000.00%).

ООО Фирма Интал ЮЗ3/480901 IU1 ОТ 29.12.1998 Московская регистрационная палата -

ОКПО: 13250329. ОКФС: Частная собственность.

Доля в уставном: 0000007130.82 руб. (006.50%).

Московский завод по обработке цветных металлов - это современное металлургическое предприятие по производству полуфабрикатов из цветных металлов и сплавов в виде листов, лент, полос, фольги, плит с полным циклом производства и широкими техническими возможностями. Большая гамма технологического оборудования, расположенного в плавильном и прокатном цехах позволяет осуществлять всю гамму операций по производству плоского проката: плавку и литье заготовок, прокатку, термическую обработку, резку и т.д. Выпускается всего более 35 видов сплавов.

Открытое акционерное общество «Московский завод по обработке цветных металлов» основан в 1899 году как «Акционерное общество аффинерного и металлопрокатного завода в г. Москве». В советское время (1926 г.) завод был переименован в «Московский металлопрокатный завод», а с 1954 года в «Московский завод по обработке цветных металлов» и входил в состав Главного управления по обработке цветных металлов при ВСНХ Минцветмета СССР и, в последствии, Министерства цветной металлургии.

Завод расположен в Южном административном округе г. Москвы, площадь территории предприятия составляет около 4,5 га и согласно схемы строительного зонирования отнесена к функциональной зоне специального назначения как промышленная, высокоплотной застройки.

В настоящее время ОАО «МЗОЦМ» по функциональному назначению является предприятием по производству плоских полуфабрикатов из тяжелых цветных металлов и их сплавов с полным циклом производства.

Инфраструктура предприятия обеспечена в полном объеме энергетическими мощностями:

электроэнергией от энергетических сетей Мосэнерго;

водой от артезианской скважины и городских сетей.

Завод имеет собственную котельную, компрессорную, очистные сооружения.

Предприятие приобретает чистые цветные металлы: медь, цинк, свинец, олово и т.д., и по специальным технологиям методами плавки, литья и последующей прокатки производит плиты, листы, ленты и полосы.

Основное технологическое оборудование:

Установка отливки заготовки БПЛ

Прокатный стан дуо-450x900

Прокатный стан дуо 700х1300

Линия «Метатерм»

Прокатный стан кварто-125/380

Прокатный стан дуо 630х500

Прокатный стан кварто 220/650х500

ОАО «МЗОЦМ» относится к отрасли обработки цветных металлов и их сплавов методами пластической деформации, конкретно прокаткой фольги, лент, листов и плит. В настоящее время завод является монополистом цинкового, кадмиевого, оловянно-свинцового проката, термобиметаллов, проката оловянных и бериллиевых бронз.

Освоение перечисленных видов продукции другими заводами ОЦМ в настоящее время не представляется возможным. Технологии производства этих материалов составляют интеллектуальную собственность предприятия.

В состав предприятия входят следующие основные цеха и отделы:

· плавильный цех,

· прокатный цех №1,

· прокатный цех №2,

· посудный цех,

· технический отдел,

· конструкторское бюро,

· ЦЗЛ,

· ОТК,

· экономический отдел.

К вспомогательному оборудованию относятся энерго-механический цех, транспортный цех, склад готовой продукции.

В плавильном цехе установлено 13 плавильных печей: индукционных высокочастотных, канальных, тигельных - емкостью от 100 кг до 12 т. Используется для получения полуфабрикатов слитков и заготовок для последующей обработки в прокатном цехе. Различные способы литья: отливка в кокили, вертикальные водоохлаждаемые изложницы, вертикальное полунепрерывное литье. Плавильный цех подразделяется на 2 отделения: основное отделение (плавят: цинк, олово, свинец, кадмий) и отделение медесодержащих сплавов (плавят: низколегированные бронзы НБТ, высоколегированные бронзы БрБ2, БНТ1,9).

Прокатный цех подразделяется на 4 отделения: основное отделение (прокат свинца, цинка, кадмия), бериллиевое отделение, отделение свинцово-оловянное (прокат свинца и олова) и цинковое отделение.

В цехе установлено различное прокатное оборудование, в том числе двухвалковый стан горячей прокатки 700x1300, заготовительный двухвалковый стан 450x900, четырехвалковый прокатный стан 125 и другие. В комплекте с нагревательными и закалочными печами, установками для очистки, правки и резки проката - это оборудование позволяет выпускать прокат в широком ассортименте по геометрическим размерам, химическому составу и механическим свойствам.

Водоснабжение предприятия осуществляется от городского водопровода и из артезианских источников. Электроэнергия подается от городского хозяйства на 3 подстанции завода, откуда распределяется по предприятию. Сырье и необходимые материалы в основном покупные и лишь небольшую долю составляют материалы от переработки собственных технологических отходов. Природный газ подается по трубопроводу на предприятие от городского хозяйства, источником тепла является ТЭС завода.

Продукция Московского завода ОЦМ находит широкое применение в электронике, электротехнике, машиностроении, приборостроении, автомобильной промышленности, и в первую очередь в военной и космической технике. В табл. 1 основные виды продукции предприятия.

Таблица 1. Основные виды продукции предприятия

Вид проката	Применение
Цинковый прокат	1) сплавы цинковые литейные: ЦАМ 4-1, ЦН 05 - для литья под давлением и горячего оцинкования; 2) аноды цинковые плоские, шаровые для электролитического оцинкования; 3) листы, лента, фольга из чистого цинка и его сплавов, в том числе из титан-цинка и цинка легированного свинцом и кадмием
Свинцовый и свинцово-оловянный прокат	1) листы свинцовые для радиационной защиты; 2) фольга свинцовая, оловянная, свинцовая плакированная оловом для оборонной промышленности
Кадмиевый прокат	1) аноды кадмиевые для кадминирования морского оборудования; 2) листы кадмиевые для аккумуляторов
Никелевый прокат	1) лента и фольга никелевые, медно-никелевые сплавы
Бронзовый прокат	1) ленты бериллиевых бронз для приборостроения; 2) ленты оловянно-цинково-свинцовой и оловянно-фосфористых бронз для автомобилестроения; 3) плиты из жаростойкого бериллий-никелевого сплава для электродов контактной сварки и прессформ
Термобиметаллы	для машиностроения
Припои	твердосплавные, оловянно-свинцовые, алюминиевые
Медный прокат	1) аноды; 2) ленты для электротехнической промышленности

По большинству видов выпускаемой продукции завод не имеет аналогов в России.

Более 60% продукции предприятия экспортируется на европейский рынок.

Завод постоянно совершенствует технологию и качество выпускаемой продукции.

Два новых вида продукции предприятия: посуда алюминиевая литая с противопригорающими покрытиями, листы и ленты из цинк-титана, удостоены диплома «Московское качество».

«МЗОЦМ» - фактически единственный металлургический комбинат в России, производящий уникальную продукцию - бериллиевые сплавы (они применяются в основном в электронной промышленности).

Основные приоритеты деятельности - возрождение и укрепление лучших российских традиций качества.

Главной целью политики является выпуск бездефектной и конкурентоспособной продукции, которая удовлетворяет требования постоянных и потенциальных потребителей или превосходит их.

В настоящее время завод является современным предприятием с полным циклом производства плоского проката из цветных металлов и сплавов широкого ассортимента, имеющим полную инфраструктуру энергетического, аналитического и экологического обеспечения.

Финансовые показатели:

· объём реализованной продукции (бериллиевой бронзы): 100,408 тонн

· выручка по всему предприятию: 94162 тыс. руб.

· чистая прибыль: -16276 тыс. руб.

· рентабельность продукции: 10,3%

· численность работающих: 184 чел.

· средняя заработная плата: 16304,55 руб.

· оборачиваемость чистых активов: 0,53 раз

· коэффициент текущей ликвидности: 1,6 (подробнее см. годовой отчёт)

Данный проект разрабатывался с целью повышения эффективности деятельности «МЗОЦМ». Предложены решения по производству и продукту, маркетингу, персоналу и финансовое решение. Состояние завода на настоящее время не позволяет привлечь собственные средства, поэтому для внедрения нововведений необходимо привлечение кредита.

2. Описание продукции

Развитие электротехники и электроники кроме создания электрических проводов, прекрасным материалом для которых стали чистая медь и алюминий потребовало новых материалов для контактов прерывателей и разъемов. Практически идеальными для их изготовления стали полуфабрикаты из бериллиевых бронз. Эти сплавы обладают таким комплексом положительных свойств, что, на сегодняшний день все попытки создания сплавов заменителей не уступающих бериллиевым бронзам не увенчались успехом.

2.1 Области применения бериллиевых бронз

По данным аналитического агентства Roskill мировое потребление бериллиевых бронз к началу 21 века оценивалось величиной более 20 тысяч тонн в год.

Использование бериллиевых бронз оправдано в тех случаях когда требуется:

высокая электропроводность;

высокая теплопроводность;

высокие технические и, особенно упругие свойства;

высокая коррозионная стойкость;

отсутствие у материала ферро-магнитных свойств;

безыскровой материал.

Основные отрасли применения являются: средства связи и коммуникации, компьютеры и компьютерная техника, электроника для автомобильной промышленности, детали промышленного оборудования и, особенно, в нефтегазовой промышленности, электрооборудование и приборостроение, аэрокосмическая и оборонная отрасли.

В настоящее время ОАО «Московский завод по обработке цветных металлов» выпускает плоский прокат бериллиевой бронзы в виде ленты и полос БрБ2, БрБНТ1,9, С17200, С 17500, С 17510 (рис.).

Ленты и полосы из бериллиевой бронзы ГОСТ 1789-70

Объём реализованной продукции в 2007 году составил 130407 тонн. По сравнению с 2006 годом объём производства в натуральных единицах был снижен на 74 тонны.

Качество выпускаемой продукции было подтверждено наградой серебряной медалью на выставке «Металл-Экспо 2005» за разработку и качество бериллиевых бронз.

Бериллиевая бронза, обладающая уникальным набором свойств, позволяет, при её использовании в ответственных узлах машин и оборудования, в несколько раз увеличивать такие показатели, как долговечность и надежность. Бериллиевая бронза по механической прочности, износостойкости и коррозионной устойчивости считается одним из лучших материалов для опор скольжения эксплуатируемых в морской воде (насосное и буровое и прочее оборудование при разработке и эксплуатации шельфовых месторождений), пульпах содержащих абразивные и коррозионные вещества (материковые нефтегазовые, и другие месторождения), а также при изготовлении другого высоконадежного оборудования и машин. Бериллиевые бронзы для оснастки и литьевых форм для литья металлов в последнее время применяются все шире. Многие зарубежные производители оборудования для литья сплавов, откликаясь на непрерывно возрастающие требования к качеству литья, используют бериллиевую бронзу в наиболее ответственных узлах литьевых машин (пуансоны, вкладыши, литьевые формы и прочее).

Не смотря на то, что бериллиевые бронзы несколько дороже традиционно используемых материалов, набор отличных свойств бериллиевой бронзы позволяет увеличить межремонтный пробег оборудования, повысить качество литья, что приводит к ощутимому эффекту.

Для использования в особо ответственных изделиях, где ключевыми являются свойства - коррозионная стойкость, твердость, пружинистость предпочтительны высоколегированные бронзы (БрБ2; БрБНТ1,9; С17000; С17200).

Основные преимущества высоколегированных бериллиевых сплавов перед другими:

1. Хорошая электропроводность.

2. Хорошая теплопроводность.

3. Коэффициент теплового расширения этих сплавов не зависит от температуры эксплуатации и соответствует КТР сталей, включая нержавеющую, что позволяет использовать их в одном узле.

4. Магнитная проницаемость этих сплавов приближается к единице, что делает их практически прозрачными для магнитных полей.

5. Эти сплавы легко поддаются механической обработке, при этом происходит закаливание обработанной резкой поверхности.

6. Устойчивость бериллиевых сплавов к циклическим нагрузкам и усталостным напряжениям значительно превосходит другие сплавы.

7. Эти сплавы превосходят большинство медных сплавов по устойчивости к коррозии.

8. Эти сплавы имеют высокую температуру рекристаллизации и демонстрируют хорошую устойчивость основных свойств в интервале от криогенных до высоких температур.

В последнее время все более широкое распространение, как на мировом, так и на российском рынке, находят низколегированные бериллиевые бронзы, стоимость изготовления которых, как правило, в 2-3 раза ниже высоколегированных, но при этом их свойства остаются на высоком уровне. Это сплавы БрНБТ, МКБ (стандарты России), сплав 3, сплав 10, сплав 174, C17410, C17500, С17510 (зарубежные стандарты).

В тех случаях, когда наряду с высокой твердостью необходимо сочетание высокой электропроводности и теплопроводности при высоких температурах эксплуатации низколегированные бериллиевые бронзы показывают себя наилучшим образом.

Основное применение эти бронзы находят в электродах контактной сварки, литьевых формах для пластмасс и цветных металлов.

Основные преимущества низколегированных бериллиевых сплавов перед другими:

1. Отличная электропроводность.

2. Высокая теплопроводность.

3. Коэффициент теплового расширения этих сплавов не зависит от температуры эксплуатации и соответствует КТР сталей, включая нержавеющую, что позволяет использовать их в одном узле.

4. Магнитная проницаемость этих сплавов приближается к единице, что делает их практически прозрачными для магнитных полей.

5. Эти сплавы легко поддаются механической обработке, при этом происходит закаливание обработанной резкой поверхности.

6. Устойчивость бериллиевых сплавов к циклическим нагрузкам и усталостным напряжениям значительно превосходит другие сплавы.

7. Эти сплавы превосходят большинство медных сплавов по устойчивости к коррозии.

8. Эти сплавы имеют высокую температуру рекристаллизации и демонстрируют хорошую устойчивость основных свойств в интервале от криогенных до высоких температур.

Основные области применения бериллиевых бронз:

Средства связи и коммуникации. Самой большой областью применения медно-бериллиевых сплавов является их использование в электрических и электронных деталях, в первую очередь в пружинных контактах, переключателях, соединителях в компьютерах и оптико-волоконном телекоммуникационном оборудовании, гнездовые разъемы для соединения интегральных схем с печатной платой. Продолжающееся усложнение компьютерной техники, мобильных телефонов является важнейшим фактором, приведшим к миниатюризации электронных деталей. Это приводит к повышению спроса на медно-бериллиевые сплавы, т.е. для этих деталей требуется более мелкие, более легкие и более надежные соединители. По данным ассоциации промышленных средств связи Японии производство и торговля телекоммуникационным оборудованием с 1992 по 2000 год выросло с 2,5 до почти 4 тысяч млн. иен.

Переключатели. Треть мировых поставок переключателей для электрических схем в 1999 году приходилось на США. Рост поставок вырос с 1991 года до 1999 года с 545 до 832 млн.USD.

Пружины. Большая часть пружин, используемых в электронике изготовляется из медно-бериллиевых сплавов.

По сообщениям Rare Metal News (12.2000 г.) производство материалов из бериллиевых бронз для использования в пружинах, используемых в электронике в Японии с 2000 по 2001 год выросло с 1,177 до 1,191 тысяч млн. иен.

Соединители. Медно-бериллиевые бронзы используются в большой гамме соединителей широкого спектра от контактов соединения микропроцессоров с материнской платой до сверхмощных кабелей в том случае, когда определяющими являются надежность соединения.

Индустрия США потребляет более 99 тысяч тонн медных сплавов для соединителей. Доля бериллиевых бронз оценивается в 11% или около 16 тысяч тонн от всего объема.

В компьютерной промышленности потребление соединителей зависит от спроса на микрочипы, который постоянно растет. По оценкам ассоциации полупроводниковой промышленности (SIA) ожидается, что рынок микрочипов вырастет до 244 тысяч млн.USD.

Компьютеры. Компьютеры это один из самых больших рынков, где используются медно-бериллиевые сплавы. В компьютерах они используются в соединителях, пружинах и переключателях.

Оценочно в 1999 году каждый компьютер содержал более 2г бериллия в виде бериллиевых бронз.

Увеличение поставок американских компьютеров составляет в год примерно 20%.

Автомобильная промышленность. Электронные детали, содержащие медно-бериллиевые сплавы, применяются в компонентах двигательного отсека, электронных схемах системы безопасности автомобиля.

Производство и степень компьютеризации автомобилей растет. Оно требует создания новых видов бериллиевых бронз с повышенной электропроводностью.

Бурильное оборудование. Здесь используется такие свойства бериллиевых бронз как высокая прочность, коррозионная стойкость, способность не образовывать искру. Из основного сплава Cu-Be2 изготовляют трубы, резьбовые соединения колонны бурильных труб, безискровой инструмент.

Бериллиевые бронзы востребованы в самых различных областях промышленности, а рынок потребления полуфабрикатов из бериллиевых бронз можно характеризовать как развивающийся.

2.2 Химические свойства и ГОСТы

Быстрое развитие промышленности потребовало совершенствования сплавов системы Cu-Be. В результате в дополнение к наиболее применимому сплаву Cu-Bе2 в настоящее время появилось целое семейство бериллиевых бронз, имеющих особенности, связанные с различными отраслями применения.

В Советском Союзе бериллиевые бронзы выпускались и выпускаются в настоящее время в соответствии с ГОСТ 18175-78 и рядом специальных технических условий (ТУ). Для удовлетворения потребителей в сплавах менялось содержание бериллия: сплавы БрБ 2,5; БрБНТ 1,7; для измельчения размера зерна и повышения упругих свойств (неизвестно насколько оправданно) кроме бериллия и никеля в сплавы вводим титан и магний: сплавы БрБНТ 1,9; БрБНТ 1,9Мг. С развитием самолетостроения появился сплав бериллиевой бронзы с повышенной электропроводностью (для изготовления роликовых и точечных электродов контактной сварки) БрНБТ. Этот сплав также по известной причине содержит титан, хотя этот элемент незначительно повышая эксплуатационные свойства, существенно ухудшает технологичность изготовления полуфабрикатов.

В Европе и Америке бериллиевые бронзы изготавливаются в соответствии со стандартами EN 1652.1998 и ASTM В 194. К сплавам с высокими механическими свойствами относится С 17200 (Cu-Be2) и С 17000 с содержанием бериллия 1,9 и 1,7% соответственно. Второй сплав несколько дешевле и может заменить первый, если требования по прочности и формируемости не так высоки. Имеется сплав С 17300 содержащий около 0,4% свинца для улучшения обработки резанием (ломкая стружка) и выпускаемый только в виде прессованных полуфабрикатов.

Развитие автомобильной промышленности потребовало создания сплавов с почти в 2 раза более высокой электропроводностью. К этой группе относятся квазибинарные системы Cu-Co(Ni) - Be с содержанием бериллия 0,15-0,7%. Это сплавы: С 17500, который кроме бериллия (около 0,3%) содержит кобальт в количестве 2,4-2,7%, и С 17510 который вместо кобальта в примерно тех же концентрациях содержит никель и потому более дешевый. И, наконец, совсем малолегированный сплав С 17410, содержащий 0,15-0,5% Ве и 0,35-0,6% Со.

Бериллиевые бронзы относятся к классу так называемых дисперсионно упрочняемых сплавов, характерной особенностью которых является зависимость растворимости легирующих компонентов от температуры. При закалке из однофазной области в твердом растворе фиксируется избыточное количество атомов легирующего компонента по сравнению с равновесным состоянием для данной системы. Образовавшийся пересыщенный твердый раствор термодинамически неустойчив и стремится к распаду, процесс активизируется с повышением температуры. Эффект упрочнения определяется дисперсностью выделений образовавшихся при распаде.

В промышленных сплавах системы Cu-Be, как и для большинства систем с эффектом дисперсионного упрочнения, концентрационная область располагается возле границы максимальной растворимости в твердом растворе. Наиболее применяемым сплавом системы Cu-Be является сплав БрБ2 (CuBe2, alloy 25, C 17200 по зарубежным спецификациям) содержащий около 2% бериллия обладающий в закаленном состоянии хорошей пластичностью и технологичностью и повышенными механическими свойствами в термообработанном состоянии. Химический состав сплавов приведён в табл. 2.

Таблица 2. Расчет шихты бериллиевой бронзы по основным компонентам

Марка бронзы	Химический состав, %
	Бериллий	Никель	Титан	Медь
БрБ2	2,0	0,4	-	Ост.
БрБНТ1,9	2,05	0,3	0,17	Ост.

Для бронзы марок БрБ2 и БрБНТ1,9 применяют шихту:

- свежие металлы - 100%;

- свежие металлы от 50% до 75% и от 25% до 50% отходов в виде шихтовых плит (переплав тонких отходов прокатного производства и стружки).

Для уменьшения критической скорости закалки и подавления процессов собирательной рекристаллизации при нагреве сплав дополнительно легируется Co или Ni.

Дополнительного повышения уровня механических свойств можно добиться пластической деформацией перед старением (НТМО). Предел текучести увеличивается на 20-30% по сравнению закалкой со старением.

Из всего описанного выше следует практическое применение подобного материала. Полуфабрикат из бериллиевой бронзы в закаленном или закаленном и деформированном состоянии методами штамповки можно превратить в изделие самой сложной формы: пружинный контакт, разъем, мембрану, - и, проведя старение, резко повысить прочность и пружинные свойства этого изделия; сохранив его форму. Контакт готов к использованию.

2.3 Механические свойства бериллиевых бронз

В соответствии с ГОСТ 1789-70 плоские полуфабрикаты: ленты и полосы из бериллиевых бронз, - в Советском Союзе, а сегодня в России производятся только в двух состояниях: мягком (после закалки) и твердом (деформированном после закалки на 30-40%). При этом предполагается, что старение на максимальную прочность будет производиться заказчиком после изготовления упругого элемента.

Однако, многообразие изделий производимых в настоящее время из бериллиевых бронз показывает, что этих двух состояний явно недостаточно для удовлетворения требований потребителей. Поэтому в настоящее время ведущие производители полуфабрикатов из бериллиевых бронз предлагают потребителю широкую гамму механических свойств получаемую на основе различных степеней деформации после закалки и проведением различных видов термической обработки.

Кроме мягкого и твердого состояний (А и Н) имеются полуфабрикаты с различной степенью нагартовки 1/4Н (твердое деформированное со степенью 11-16%), 1/2Н твердое (деформированное после закалки на 21-26%), 3/4Н твердое (деформированное после закалки на 29%). В результате заказчик имеет возможность получить ленту с пределом прочности от 410 до 680 МПа в зависимости от его требований.

Но «изощренным» производителям действующим в соответствии с требованиями международных стандартов качества ИСО 9001 и стремящимся предвосхитить желания заказчиков этого показалось мало. Заказчику стали поставляться полуфабрикаты с индексом Т, т.е. закаленные, если нужно деформированные с определенной степенью деформации (Н), состаренные у изготовителя по классическому режиму старения: 315-320⁰С, 2-3 часа выдержки. Проведение этой операции у изготовителя выявило серьезную проблему: состаренная в рулоне лента готового размера не желала распрямляться, сохраняя при этом вид пружины часов. Потребовалось создание нового термического оборудования. Так одна из ведущих фирм затратила на это около 2,8 млн. USD.

И, наконец, последнее нововведение. Заказчику по его требованию стали поставляться полуфабрикаты в состоянии промежуточной термообработки, которому был присвоен индекс М. Варьируя температуру и длительность старения удалось получить очень широкий спектр свойств полуфабрикатов повышенной прочности и упругости. Предел прочности поставляемой заказчику по его требованию ленты мог быть любым в диапазоне от 690 до 1520 МПа. Поистине триумф бериллиевых бронз. Ни один другой сплав не сулит столько «сервиса» заказчику.

Сплавы БрБ2, БрБНТ1,9 относят к высоколегированным бериллиевым бронзам, а сплавы БрНБТ, МКБ- к низколегированным бериллиевым бронзам.

Основные характеристики, компоненты и свойства высоколегированных бериллиевых бронз будут представлены в табл. 3,4,5.

Таблица 3. Сравнительные характеристики медно-бериллиевых сплавов

Показатель	БрБ2, БрБНТ1,9	Инструмент. сталь	Латунь	БрХ	БрА	Бронзы оловянные	Медь
Твердость по Бринеллю(НВ), Мпа	3500	1100-2250	550-1800	500-1400	600-2250	600-2400	342-1050
Модуль нормальной упругости(Е), Мпа	141	-	110-118	140	100-130	75-124	65-136

Таблица 4. Основные компоненты бериллиевых бронз

Марка (международные стандарты)	Массовая доля основных компонентов, %
	Be	Ni	Co	Fe	Si	Ti	Al	Cu
С17000	1,6-1,79	**	**	***	0,2	-	0,2	баланс
С17200	1,8-2,0	**	**	***	0,2	-	0,2	баланс
БрБ2*	1,8-2,1	0,2-0,5	-	<0,15	<0,15	-	<0,15	баланс
БрБНТ1,9*	1,85-2,1	0,2-0,4	-	<0,15	<0,15	0,1-0,25	<0,15	баланс

* наименование сплава по стандартам РФ

** Ni + Co = 0,2% min

*** Ni + Co + Fe =0,6% max

Таблица 5. Основные свойства сплавов Cu-Be

Показатель	БрБ2 БрБНТ1,9 С17000 С17200
Твердость (НV) для основных состояний поставки: - мягкое (А); - твердое (Н); - после старения из твердого (НТ)	90-140 215-260 380-450
Электропроводность, м / Ом х мм2	9-13
Теплопроводность, в% от Cu	до 28
Температура начала распада пересыщенного твердого раствора,°С	260

Основные характеристики, компоненты и свойства низколегированных бериллиевых бронз будут представлены в табл. 6,7,8.

Таблица 6. Сравнительные характеристики низколегированных медно-бериллиевых сплавов

Показатель	БрНБТ, МКБ, С17410-510	Инструмент. сталь	Латунь	БрХ	БрА	Бронзы оловянные	Медь
Твердость по Бринеллю (НВ), Мпа	До 2600	1100-2250	550-1800	500-1400	600-2250	600-2400	342-1050
Модуль нормальной упругости (Е), Мпа	141	-	110-118	140	100-130	75-124	65-136

Таблица 7. Основные компоненты низколегированных бериллиевых бронз

Марка (международные стандарты)	Массовая доля основных компонентов, %
	Be	Ni	Co	Fe	Si	Ti	Al	Cu
С17410	0,15-0,5	-	0,35-0,6	0,2	0,2	-	0,2	баланс
С17500	0,4-0,7	-	2,4-2,7	0,1	0,2	-	0,2	баланс
С17510	0,2-0,6	1,4-2,2	0,3	0,1	<0,15	-	<0,15	баланс
БрНБТ*	0,2-0,4	1,4-1,8	-	-	-	0,05-0,15	<0,15	баланс
МКБ*	0,4-0,7	-	2,3-2,7	-	-	-	-	баланс

* наименование сплава по стандартам РФ

Таблица 8. Основные свойства низколегированных бериллиевых бронз

Показатель	БрНБТ, МКБ С17410 С17500 С17510
Твердость (НV) для основных состояний поставки: - мягкое (А); - твердое (Н); - после старения из твердого (НТ)	60-95 145-185 215-260
Электропроводность, м / Ом х мм2	11-34
Теплопроводность, в% от Cu	до 60
Температура начала распада пересыщенного твердого раствора,°С	320

2.4 Сортамент, маркировка и упаковка продукта

Признанными мировыми лидерами по производству полуфабрикатов из бериллиевых бронз являются Brush Wellman (США) и NGK Deutsche Berilco CMBH, которые диктуют качество и ценовую политику на рынке полуфабрикатов. Кроме них имеются компании с неполным циклом производства. Это КМЕ (Германия), Obava и Sumitomo Special Metal (Япония), Sigast (Италия) и другие.

В СССР существовала достаточно стройная система, в которой производство бериллиевых бронз осуществлялось в рамках единого Министерства цветной металлургии. Добыча сырья производилась на Забайкальском ГОК, производство чистого бериллия и лигатуры медь-бериллий осуществлялось в Усть-Каменогорске, и выпуск полуфабрикатов был сосредоточен на Кольчугинском, Московском и Каменск-Уральском заводах по обработке цветных металлов ВПО «Союзцветметобработка». Общий выпуск полуфабрикатов в виде плит, полос, ленты, фольги, прутков и проволоки достигал почти 2000 тонн в год.

В настоящее время производство CuBe сплавов в России сохранилось на Московском (плоский прокат) и Каменск-Уральском (круглые полуфабрикаты) заводах. При этом производство лигатуры медь-бериллий оказалось в другом государстве - Казахстане. Учитывая то, что основным потребителем полуфабрикатов из бериллиевых бронз были и остаются в России предприятия Минсредмаша внутреннее потребление медно-бериллиевых сплавов за годы реформ сохранилось более чем в 10 раз. С учетом того, что уровень цен на прокат из бериллиевых бронз на внешнем рынке по крайней мере в 1,5 раза выше, чем на Российском, интеграция с мировым рынком является на сегодняшний день объективно единственной возможностью сохранения нормального функционирования предприятий. Однако на этом пути встают технические проблемы общие для всех производителей металлопроката.

Сортамент плоских полуфабрикатов из бериллиевых бронз в настоящее время следующий:

плиты, размерами 10-50х200-500х200х1000 мм,

полосы толщиной от 1 до 9 мм, шириной 30-250 мм,

ленты толщиной 0,05-1,5 мм и шириной 15-250 мм.

При этом системы допусков существующего ГОСТ 1789-70 и требований мировых стандартов существенно отличаются. Не приводя их полностью проиллюстрируем на примере ленты типовой толщины 0,15 мм. По ГОСТ (нормальная точность) допускаемое отклонение составляет - 30 мкм то по стандарту Brush Wellman - ±5 мкм. Отличие в 3 раза.

В соответствии с ГОСТ 1789-70 лента из бериллиевых бронз поставляются либо в мягком (закаленном), либо в деформированном на 30-40% (твердом) состоянии. За рубежом, как мы сообщали выше, потребителю предлагается широкая гамма свойств полуфабрикатов, как в различных степенях нагартовки, так и с широкой гаммой отделочных термообработок.

Одним из первых выводов, который следует из сказанного, является то, что существующая система стандартизации полуфабрикатов из бериллиевых бронз как по химическому составу, так и по геометрическим размерам, допускам и состояниям поставки никуда не годится, отражая век минувший. Существующие ГОСТы являются тормозом развития производства.

Не смотря на это Московским заводом по обработке цветных металлов уже частично реализована программа по поставке заказчику проката в различных состояниях твердости как достижимых различной степенью нагартовки, так и путем отделочной термической обработки в соответствии с требованиями международных стандартов. Дальнейшее удовлетворение требований потребителей связано с капиталовложениями по модернизации существующего на заводе: технического оборудования.

Таблица 9. ГОСТ, маркировка, упаковка продукта бериллиевых бронз

Наименование продукции, ГОСТ и ТУ	Марка сплава	Размеры, мм.	Состояние	Назначение продукции	Упаковка
Ленты и полосы из бериллиевой бронзы ГОСТ 1789, ТУ 48-21-265-87 ЕN 1652, ЕN 1654	БрБ2 БрБНТ1,9 С 17200 С 17500 С 17510	0,05-6,0х 10-280	Мягкое 1/4 твердая 1/2 твердая Твердая	Пружины, мембраны, сильфоны, контакты в приборостроении	Пачки из плотной бумаги по ГОСТ 9569-79, покрытые с двух сторон досками, перевязанные лентой

Выводы:

1. Бериллиевые бронзы являются уникальным материалом для электроники и электротехники

2. Современное использование полуфабрикатов из бериллиевых бронз осваивает перспективные отрасли: компьютерную технику, модемную и сотовую связь, добычу нефти и газа. Рынок потребления можно характеризовать как «развивающийся».

3. Признанные мировые лидеры по производству бериллиевых бронз предлагают заказчику полуфабрикаты с широкой гаммой механических свойств, достигаемой как пластической деформацией, так и различными видами термической обработки.

4. Развитие отечественного производства и полуфабрикатов из бериллиевых бронз сдерживается несовершенство действующих стандартов.

3. Технология производства бериллиевой бронзы

Производство бериллиевой бронзы имеет свои особенности. Их производят методом порошковой металлургии и спекания (литые изделия не обладают достаточной прочностью).

Бериллиевые бронзы легко могут быть выплавлены в печи любого промышленного типа. Благодаря хорошей жидкотекучести в расплавленном состоянии бериллиевой бронзой можно заполнять сложные формы при отливке в землю, в кокиль и под давлением. Разливку высокопрочных сортов бронзы производят в интервале температур 1010-1070°, а разливку сортов сплавов с высокой электропроводностью - при 1177-1232°. Чтобы избежать образования газовых пузырей или окиси, необходимо работать при возможно более низкой температуре, сохраняя непрерывность льющейся струи.

Ковкие сплавы поддаются как холодной, так и горячей обработке давлением. Горячая обработка давлением высокопрочных сплавов производится в интервале температур 788-802°, а сплавов с высокой электропроводностью - в интервале температур 900-927°. Как и другие сплавы на основе меди, бериллиевую бронзу можно прокатывать на холоду, хотя она обладает более высокой прочностью по сравнению с большинством из них.

Бериллиевая бронза поддается электросварке при использовании металлических и угольных электродов, дуговой сварке в атмосфере инертного газа и шовной сварке методом сопротивления, а также пайке серебром и мягкими припоями.

Плоский прокат из бериллиевых бронз находит в последнее время все большее применение в промышленности в связи с развитием электроники, компьютерной техники, сотовой связи и т.п. для изготовления пружинных контактов.

Определяющим в серии пружинных контактов изготовленных из ленты является стабильность прогиба при приложении одинаковой по величине силе. Величина прогиба линейно зависит от механических свойств материала, ширины и длины контакта и по кубической зависимости от толщины пружины.

Поэтому одной из основных тенденций изменения требований потребителей проката является ужесточение требований к точности толщины полосы.

В табл. 10 приведено сравнение допусков по толщине лент из бериллиевых бронз российских стандартов (ГОСТ 1789-70 и ТУ 48-21-265-73) американского - ASTM, европейских норм EN 1654-1998 и современных требований потребителей (две последние графы). Современные требования в 2-3 раза выше существующих стандартов.

Таблица 10. Современные требования по толщине бериллиевых бронз

Толщина Полосы, мм	Допустимые отклонения по толщине, мм
	ГОСТ	ТУ	АSTM	EN 1654	LK 4119-01	Требования отдельных заказов
	Норм. точность	Поверхност. точность
0,1	-0,02	-0,015	-0,01	0,01	0,01	0,007	0,005	0,0025
0,2	-0,03	-0,02	-0,015	0,015	0,01	0,007	0,0050,008	0,008
0,3	-0,03	-0,02	-0,02	0,02	0,015	0,01	0,0080,01	0,008
0,5	-0,05	-0,04	-0,04	0,03	0,025	0,018	0,010,013	-
0,8	-0,06	-0,05	-0,05	0,06	0,03	0,022	0,0130,015	-
1,0	-0,07	-	-0,06	0,06	0,03	0,022	0,0150,02	-

На качество ленты бериллиевой бронзы влияет:

· качество поступающей заготовки и, в первую очередь, стабильностью механических свойств и толщины по ее длине,

· характеристики и качество изготовления прокатного стана: модулем жесткости клети, валового узла, а так же эксцентриситетом валков,

· технологические режимамы деформирования ленты.

Решение этих первоочередных задач позволяет улучшить качество полосы и обеспечить условия для дальнейшего повышения точности проката: оснащения стана системами.

Состав основного оборудования на ОАО «МЗОЦМ», задействованного в технологической схеме производства холоднокатаных лент из сплавов БрБ2 и БрБНТ1,9:

1. Шахтные печи;

2. Стан горячей прокатки 700x1300;

3. Скрутывающая машина;

4. Стан холодной прокатки 450x900;

5. Стан холодной прокатки 205/420x525;

6. Большие дисковые ножницы;

7. Лентозакалочные печи;

8. Травильные ванны;

9. Ленточистельная машина;

10. Стан холодной прокатки КВАРТО 125/380x320;

11. Малые дисковые ножницы.

Холодный прокат бериллиевой бронзы производится на стане кварто 125/380х320, используемого на Московском заводе по обработке цветных металлов при производстве ленты и фольги из бериллиевых бронз (см. табл. 11).

Таблица 11. Основные технические характеристики прокатного стана кварто 125/380x320

Наименование параметра	Величина показателя
Диаметр рабочего валка, мм	125
Диаметр опорного валка, мм	380
Длина бочки валков, мм	320
Максимально допустимое усилие прокатки, МН	1,2
Максимальная толщина исходной заготовки, мм	2,0
Минимальная толщина ленты, мм	0,09
Максимальная ширина ленты, мм	280
Заправочная - максимальная скорость прокатки, м/с	0,5-2,5
Внутренний диаметр рулона, мм	400
Масса стана, кг	95000
Масса рулона, кг	900
Производительность, т/г	100
Мощность, кВт	300
Расход воды на мі/т	2100
Расход смазки кг/т	0,7
Расход валков шт./т	0,02

Улучшение качества поверхности лент и полос из бериллиевой бронзы позволило бы получать продукт, соответствующий требованиям международных стандартов.

Высокая точность и скорость шлифовки улучшит качество лент.

Использование обоснованных технических и технологических решений могло бы позволить улучшить на Московском заводе по обработке цветных металлов основные показатели качества лент из бериллиевых бронз.

Библиографический список

1. Зисельман В., Толмачев О. Низколегированные бериллиевые бронзы // Раздел «Полезная информация» // Московский завод по обработке цветных металлов [сайт]. [2005]. URL: http://www.mzocm.ru/res/? id=22 (дата обращения 24.03.2015)

2. Солнцев Ю.П. Бериллий и его сплавы. - Металлы и сплавы. Справочник // Справочная литература // Издательство «НПО «Профессионал»» [сайт]. URL: http://www.naukaspb.ru/spravochniki/Demo % 20Metall/3_15.htm (дата обращения 24.03.2015)

3. Шаталов Р.Л., Зисельман В.Л., Босхамджиев Н.Ш. Технологические методы повышения качества лент из бериллиевых бронз при прокатке // Раздел «Полезная информация» // Московский завод по обработке цветных металлов [сайт]. URL: http://www.mzocm.ru/res/? id=25 (дата обращения 24.03.2015)

Размещено на Allbest.ru

...