Разработка стратегии сырьевой безопасности мини металлургических заводов

При этом следует учитывать, что мировая выплавка стали находится под действием различных факторов. Например, ключевым риском для мировой экономики в 2012 г. сохраниться вероятность распространения европейского долгового кризиса на банковскую систему, прежде всего развитых стран, что, в свою очередь, может привести к значительному ухудшению условий кредитования частного и корпоративного сектора.

Рисунок 1 – Динамика мировой выплавки стали

Анализ структуры сталеплавильного производства показывает, что несмотря на безусловное преимущество кислородно-конверторного способа производства стали, ожидается увеличение доли электропечного способа, в первую очередь за счет вывода из эксплуатации мартеновских печей (рис. 2) [1-3]. В настоящее время в нашей стране намечается дальнейшее увеличение производства электростали за счет строительства новых мини-заводов, которые будут ориентированы на удовлетворение потребностей отдельных регионов страны в прокате с использованием местных ресурсов металлолома [4-5].

1 – конверторная сталь, 2 – электросталь, 3 – мартеновская сталь

Рисунок 2 – Структура мировой выплавки стали

Авторами был произведен прогноз выплавки стали в РФ на период до 2015 г., в котором учитывались такие факторы как строительство новых и модернизация существующих сталеплавильных мощностей, реализация правительственных программ, конъюнктура на внешнем рынке. Было рассмотрено три сценария, которые представлены на рис. 3: Сценарий 1: Темп роста производства стали (ТРПС) находится на уровне 3,64 %, при котором выплавка стали в 2015 г. составит83 млн.т.; Сценарий 2: ТРПС 1,82 %, выплавка стали в 2015 г.-77 млн.т.; Сценарий 3: ТРПС 2,69 %, выплавка стали в 2015 г.-80 млн. т.

Рисунок 3 - Ретроспектива и прогноз выплавки стали в РФ

Прогноз образования и потребления амортизационного металлолома был сделан с учетом таких факторов, как потребление металлолома на выплавку стали; образованием амортизационного лома, который находится в корреляционной зависимости от выплавки стали 10-20 лет назад; развитием сталеплавильных технологий, позволяющих использовать в металлолошихте альтернативные компоненты – чугун или металлизованнное сырье (DRI / HBI). Результаты прогноза, приведенные на рис. 4. из которого следует, что в ближайшей перспективе отечественные сталеплавильные предприятия могут испытывать дефицит амортизационного металлолома.

Рисунок 4 - Ретроспектива и прогноз образования и потребления амортизационного металлолома, млн. т.

При выборе технологического маршрута для выплавки стали следует учитывать, не только структуру затрат на её производство (см. рис. 5) но и то, что потребитель металла определяет, сколько и какого качества стали необходимо производить, а последнее определяет развитие технологий. Требование повышения свойств стали и изменение цен на энергоносители заставило металлургов создавать новые металлургические агрегаты и разрабатывать технологии рафинирования, в том числе от примесей цветных металлов. Методы испытания и контроля качества выплавляемых сталей позволяют утверждать, что одна и та же марка стали, выплавленная с использованием различных шихтовых материалов или при помощи различных металлургических процессов, обладает различными свойствами (рис. 6) [1, 6-9].

Из всех рассмотренных на рис. 6 маршрутов по производству стали особое внимание обратим на выплавку электростали по трем маршрутам, расположенным в правой части рисунка, - с использованием амортизационного лома и с использованием первичного металла, в качестве которого могут быть использован жидкий или твердый чугун, а также продукты металлизации (DRI, HBI).

Рисунок 5 - Сравнение структуры затрат на производство литой заготовки при различных технологических схемах [9]

Рисунок 6 - Существующие технологические схемы получения жидкой стали

Авторами произведен расчет остаточного количества примесей цветных металлов в готовой продукции для различных отраслей народного хозяйства, при различной структуре сталеплавильной металлошихты. Результаты расчетов, приведенные на рис. 7 показывают, что вследствие большой засоренности амортизационного лома примесями цветных металлов получение готовых стальных изделий для производства кузовов автомобилей, газо - нефтепроводов и др. в ДСП без использования первородного металла (чугун, металлизованные окатыши) невозможно [1, 8, 10-12].

Рисунок 7 - Содержание меди в стали в зависимости от её содержания в м/ломе и доли этого лома в металлической шихте

Выбор технологии получения первичного металла для мини заводов, представленный на рис. 8, должен осуществляться с учетом качественных характеристик готовой продукции, доступности восстановителя, уровня освоения процесса и другими показателями, позволяющими сделать сравнительный расчет технологий на основе «экобалланса» и «жизненного цикла изделия» [12-14].

Рисунок 8 – Выбор технологии получения первичного металла

Из всех рассмотренных вариантов доменная печь обладает максимальным КПД и удовлетворяет всем основным условиям металлургического процесса. Поэтому кардинальным решением проблемы надвигающегося дефицита амортизационного металлолома, получения «чистой» шихты для дуговых печей, снижения расхода электроэнергии при плавке, повышения производительности электропечей и увеличение конкурентоспособности мини-заводов по качеству и сортаменту продукции является ввод в технологическую цепочку компактных доменных печей.

С учетом российских реалий, а именно доступности качественных железорудных материалов для производства металлизованных окатышей, месторождений природного газа, каменного угля различных марок, а также существующих мощностей по производству окатышей и кокса, авторами представляется целесообразным развивать отечественные мини – заводы в соответствии с концепцией приведенной на рисунок 9.

Рисунок 9 – Концепция интегрированного мини металлургического предприятия

Ключевым производственным цехом остается электросталеплавильный цех, в составе отделения подготовки металлошихты, ДСП, агрегатом внепечной обработки ковш- печь и сортовой МНЛЗ. Для получения продукции более высокого передела предусматривается сортопрокатный цех, сортамент которого должен определяться с учетом регионального рынка сбыта.

В дополнение к существующим сталеплавильным и прокатным цехам авторами предлагается строительство комплекса компактной доменной печи в составе шихтового двора, бункерной эстакады, собственно доменной печи, а также при необходимости разливочной машиной для получения чушек чугуна требуемой массы и миксерного отделения для хранения жидкого чугуна.

Заключение

1. Сталь остается ключевым строительным материалом, в структуре производства которой выплавка стали в электропечах занимает второе место. Ожидается, что количество электростали будет увеличиваться как за счет вывода из эксплуатации мартеновских цехов, так и за счет строительства мини – заводов;
2. Главным условием для обеспечения выплавки качественных сталей и расширения сортамента готовой продукции является использование шихтовых материалов чистых от примесей цветных металлов. Уменьшение содержания вредных примесей в шихте можно достигать как улучшением подготовки лома черных металлов, так и добавлением в металлошихту первичного железа – чугуна или металлизованных окатышей;
3. Использование компактной доменной печи позволит снизит зависимость сталеплавильных предприятий от дефицита амортизационного металлолома;
4. Компактная доменная печь обладает максимальным КПД, а в качестве шихтовых материалов может использовать железосодержашие материалы с различным количеством попутных и вредных примесей.
5. Использование жидкого чугуна в качестве добавки к сталеплавильной металлошихте приводит к уменьшению примесей цветных металлов в готовой продукции, снижению расхода электроэнергии при выплавке стали и увеличению производительности электропечей.