Новости

11.11.2014 00:43
Рубрика: Экономика

Без риска нет прогресса

Индустрии необходимы новые отечественные технологии
Текст: Павел Жихарев (старший научный сотрудник ЦНРС) , Валерий Паршин (директор Центра непрерывной разливки стали ЦНИИчермет им. И.П. Бардина)
Современная высокопроизводительная схема сталеплавильного производства завершила свое формирование во второй половине XX века и применяется во всем мире. Ее использование обеспечивает высокие технологические показатели: цикл выплавки не превышает 60 минут при выходе годного продукта около 99 процентов. Это свидетельствует о совершенстве технологии, однако не говорит о достижении предельно низкого уровня себестоимости.

Этот показатель определяется многими факторами: как относительно постоянными, например расположением предприятия и набором основных агрегатов, так и переменными - конъюнктурой рынка сырья и сбыта. На предприятиях идет постоянное усовершенствование оборудования и оптимизация режимов его эксплуатации, но, по нашему мнению, более существенное влияние на себестоимость оказывает технологический аспект. Рассмотрим несколько путей снижения себестоимости на примере отечественной черной металлургии.

Первый. Основа металлошихты для сталеплавильного производства - чугун и стальной лом. Существует достаточно много способов получения материалов - заменителей металлолома путем восстановления из железосодержащих материалов углеродом. Однако широкого применения ни один из них не получил. Получение заменителя лома в нужных объемах и сопоставимых ценах решает двуединую задачу: он не содержит цветных металлов, не требуется его сортировка перед загрузкой в сталеплавильный агрегат.

Сейчас в России имеются отечественные методы получения заменителя лома, превосходящие все известные аналоги, наиболее близкие к промышленному внедрению. Так, например, группа компаний ИТЭМ (Иркутск) предлагает комплектные производственные модули КПМ-RCI для бездоменной переработки природного и техногенного железосодержащего сырья в высококачественный передельный гранулированный чугун RCI (Rapid Cast Iron - "быстрый чугун"). Технология MTRCI, разработанная российской компанией, защищена патентами РФ.

Ядром этой технологии является агрегат металлизации оригинальной конструкции, который выполнен в виде кольцевой подовой печи. Высокая температура (1370-1400 градусов Цельсия) обеспечивает возможность эффективного отделения железа от жидкого низкожелезистого шлака, который образуется внутри шихтовых окатышей (брикетов) еще до расплавления металла. Получаемый гранулированный чугун эквивалентен чугуну из доменной печи (содержание железа - не менее 96 процентов, углерода - 3,5 процента). Форма и размеры RCI обеспечивают высокие технологические свойства при плавке в конвертерах или электродуговых печах, а также его длительное хранение. Использование гранул вместо чушек при электродуговом переплаве обеспечивает увеличение производительности на 5-10 процентов.

Второй. Основными отходами сталеплавильного производства являются так называемые черные шлаки (ЧШ) и шлаки периода рафинирования (белые шлаки, БШ). Они классифицируются как промышленные отходы 4-й категории и хранятся в специальных отвалах, из которых не ранее чем через год они извлекаются и перерабатываются в продукцию для дорожного и прочего строительства. Предприятия чермета преимущественно перерабатывают ЧШ как наиболее массовые, а БШ, как правило, смешиваются с черными и теряются безвозвратно, так как со временем распадаются.

Решение задачи переработки шлаков непосредственно в жидком состоянии после выпуска из сталеплавильного агрегата (ЧШ) или ковша (БШ) оздоровит обстановку в цехах и позволит остановить накопление шлаковых отвалов, снижая нагрузку на окружающую среду. Это возможно при комплексной схеме переработки шлака, когда на первом этапе происходит восстановление железа из оксидов и коагуляция мелких "включений" стали в массе шлака, а затем, на втором этапе, в специальном устройстве происходит его быстрое затвердевание с приданием необходимых свойств, отвечающих требованиям строительного комплекса.

Сейчас в России разработан промышленный процесс второго этапа комплексной переработки, при этом первый этап для БШ не потребуется, так как он содержит незначительное количество оксидов железа. Мелкие фракции металла в шлаке, ранее безвозвратно теряемые, в составе полученного щебня полностью возвращаются в производство. БШ - это синтетический шлак эвтектического состава с содержанием оксида кальция не менее 50 процентов - идеальный материал для добавки в качестве флюса к извести, частично заменяющий ее и вследствие своих свойств ускоряющий ее растворение. А получаемый кусковой известково-шлаковый щебень не склонен к распаду с течением времени и не требует вылеживания в отвалах.

По нашим оценкам, вовлечение БШ в производство в режиме рециклинга позволяет снизить удельную себестоимость тонны стали в среднем на 30 рублей, переработка ЧШ в щебень (только 2-й этап) - на 150 рублей, а комплексная переработка (1-2-й этапы) - на 300 рублей (из расчета суммарного объема производства 1 миллион тонн).

Третий. Сталеплавильные агрегаты и установки непрерывной разливки стали оснащены всеми современными средствами контроля и управления технологическими процессами и эксплуатации оборудования. Успехи в области IT позволили создать компактные, удобные в эксплуатации средства. Они позволяют получать и накапливать практически любой объем информации, представляя ее технологу.

Постоянно пополняемый объем знаний о технологических процессах в сталеварении, формировании слитка, работе металлургического оборудования и тд., казалось бы, должен гарантировать получение заготовки практически без дефектов. Вместе с тем новейшие технологии под контролем современных средств автоматизации вовсе не гарантирует бездефектность продукции. И случаи возврата сотен, а то и тысяч тонн металлопроката из-за дефектов сталеплавильного производства нередки. Понятно, что по этим причинам реализация режима горячего посада не применяется для всего существующего марочного сортамента, более того, большинство проектных решений по расположению сталеплавильных и прокатных цехов на действующих предприятиях сильно затрудняет передачу горячей заготовки к нагревательным печам прокатного стана, но резерв повышения качества по дефектам металлургического происхождения достаточно велик и должен быть реализован.

В России сейчас разработаны принципы построения математического ядра интеллектуальной системы управления технологическими процессами нового поколения. По экспертным оценкам, внедрение таких систем, интегрирующих существующие системы управления производством в одно целое, позволяет снизить себестоимость непрерывнолитой заготовки как конечной продукции не менее чем на 20 процентов. Однако внедрение интеллектуальных систем управления сдерживается отсутствием заинтересованности предприятий.

Четвертый. Практика закупок оборудования и технологий для металлургии российскими предприятиями у ведущих европейских производителей в последние два десятилетия, безусловно, позволила коренным образом модернизировать производство лидеров отрасли и ввести в эксплуатацию ряд мини-заводов. С другой стороны, пренебрежение продукцией отечественного машиностроения привело к стагнации отрасли и значительной утере конкурентоспособности российских машиностроительных заводов. Вместе с тем взятый страной курс на импортозамещение не должен отвергать внедрение инновационных решений мирового уровня.

Разработанная в нашей стране технология управления кристаллизацией расплава с помощью ввода расходуемого макрохолодильника позволяет значительно улучшить внутреннюю макроструктуру непрерывнолитой заготовки и, соответственно, повысить качество готового проката, особенно толстых листов и плит. Разработкой аналогичной технологии сейчас заняты в Китае, а российскими металлургами она не востребована.

Проведенные более 20 лет назад первые эксперименты по наложению ультразвуковых колебаний на стенки кристаллизатора в СССР, Японии и Франции показали блестящие результаты по улучшению качества поверхности заготовок (с дальнейшим повышением уровня качества холоднокатаного листа). У нас есть аналогичная технология, реализуемая на современной элементной базе, но интерес предприятий к ней невелик.

Для производства бесшовных труб могут применяться полые непрерывнолитые заготовки. Это позволяет значительно упростить технологический процесс и сократить расходы энергии до 15 процентов. Соответствующие технология и оборудование были разработаны еще советскими учеными, прошли испытания, но не были внедрены в "смутные" 1990-е годы. Разработка актуальна и по сей день.

Наконец, сейчас в мире существует не менее девяти установок непрерывной разливки стали, позволяющих получать слябовую заготовку с толщиной свыше 350 миллиметров. Из них в России находится лишь одна, но максимальная толщина не превышает 355 мм. Получение заготовок большей толщины особенно актуально при производстве металлопроката с особыми требованиями к свойствам (например, для арктических районов). Конечно, требуемая продукция может быть получена из слябов текущего производства по более дорогой технологии либо закуплена за рубежом. Однако с учетом постоянно усиливающихся санкций импорт сопряжен с большими рисками. Строительство новой или реконструкция одной из действующих установок позволили бы существенно снизить стратегический риск.

Все четыре предлагаемых технических решения являются отечественными разработками и, как правило, имеют мировой приоритет. Тем не менее отечественные металлурги в них не заинтересованы. Понятна позиция владельцев предприятий, в абсолютном большинстве приобретающих иностранную технику и технологии. В этом случае они застрахованы от возможных убытков контрактной системой, гарантирующей уход от малейшего риска. Наша же система, призванная стимулировать бизнес к инновациям в виде грантов и всех видов госзаказов, ориентирована на софинансирование "индустриальным партнером", то есть бизнесом. При этом условия выполнения госзаказа не предусматривают преференций для предприятия за возможные риски и требуют незамедлительной коммерциализации разработки.

Но общеизвестно, что как бы технически ни обосновано было инновационное решение, оно по своей природе содержит риск, без которого прогресс невозможен в принципе. Об этом красноречиво свидетельствует наша история по мучительному процессу признания роли "чистого кислорода" в металлургических процессах и способа непрерывной разливки стали в 1950-х годах. Тогда нашлись специалисты уровня академика И.П. Бардина, убедившие руководство страны в необходимости этих инноваций, а время доказало их правоту, выдвинув черную металлургию СССР в мировые лидеры. А продолжающаяся практика тотального импорта металлургической техники и технологий обрекает этот важный сектор на роль вечного аутсайдера в семье индустриально развитых стран.

Экономика Отрасли Промышленность
Добавьте RG.RU 
в избранные источники