Смирнов А. Н., Пилюшенко В. Л., Минаев А. А., Момот С. В., Белобров Ю. Н.

Процессы непрерывной разливки. – Донецк: ДонНТУ, 2002. – Глава 1, с.72 - 82

Широко известно, что до 1991 г. украинская металлургия развивалась как составная часть мощного металлургического комплекса Советского Союза. На Украине находилось 15 предприятий, производящих готовый прокат, причем практически вся продукция потреблялась внутри СССР. Это способствовало тому, что основной стратегией развития было наращивание объемов производства чугуна и стали на базе местных источников железной руды и угля. В результате такого развития большая часть сталеплавильных цехов оснащена плавильными агрегатами большой единичной мощности. Достаточно отметить, что украинские металлурги производят сталь в конвертерах вместимостью 160...350 т и мартеновских печах объемом 230...900 т.

Украина только в последнее десятилетие стала активным субъектом международного рынка металлопродукции. Черная металлургия едва ли не единственная отрасль украинской промышленности, которая обеспечивает экономическую стабильность в стране (рис. 1).

Рис. 1 Динамика изменения объемов производства чугуна и стали в Украине

В металлургической отрасли накопилось много противоречивых проблем, без решения которых украинским металлургам вряд ли удастся удержать весьма престижные позиции по объемам производства и реализации стали на мировом рынке. Производственная структура металлургического комплекса страны вследствие стратегических просчетов прошлых лет представляет собой достаточно несбалансированную в экономическом и технологическом плане систему.

Наиболее серьезные проблемы создает технологическое и техническое отставание ряда предприятий отрасли от известных мировых аналогов, в первую очередь за счет высокой доли мартеновского способа производства стали с разливкой в слитки. Объективным следствием несовершенной концепции развития черной металлургии Украины в 80-е и 90-е г.г. явился тот факт, что в настоящий момент приходится говорить о самом высоком уровне потребления сырья, огнеупоров, топлива и энергии. Эти показатели выше на 20...30% соответствующих показателей в развитых странах. Хорошо известно, что на тонну украинской металлопродукции тратится в 1,5... 1,8 раза больше энергии, чем на аналогичную продукцию в странах Западной Европы или Японии. Например, до сих пор около 80% стали в Украине разливается в изложницы, т.е. на базе таких технологических процессов, которые уже 15-20 лет назад практически исчезли в структурах ведущих металлургических стран мира.

До настоящего времени мартеновское производство на Украине является одним из основных и занимает почти половину общего объема производства стали (55,7% в 1989г., 49 в 1995г. и 48,4 в 2001г.). Продолжает неуклонно расти доля затрат энергии на тонну стали.

Рис. 2 Доля основных производителей стали в общем ее производстве в Украине

Распад единого экономического пространства бывшего СССР и переход на рыночные отношения привели к кризисному состоянию. Объем производства стали в Украине сократился более чем в два раза, а объем потребления в 5-7 раз и более.

Как видим из рис. 1, на четырех ведущих металлургических предприятиях Украины производится 64...65% стали. Всего в Украине работают 15 металлургических предприятий. В настоящее время Украина имеет высокий показатель производства стали на одного человека (640 кг/чел).

В сложившихся экономических условиях появились дополнительные трудности, которые обусловлены спецификой работы металлургических заводов с большой единичной мощностью агрегатов и их несбалансированностью по различным переделам в случае изменения объемов производства. Это в первую очередь относится к дополнительным потерям, связанным простоями основного технологического оборудования из-за отсутствия заказов, сырья, металлолома и энергии. Такая ситуация потребовала новых решений, поиска оптимального ритма работы оборудования и совмещения с реальными объемами заказов и наличием оборотных средств.

Одним из основных резервов повышения стабильности является создание в действующих сталеплавильных цехах комплексной внепечной обработки и непрерывной разливки стали, совмещенных с существующими производственными циклами. Из 11 крупных металлургических заводов Украины только пять в большей или меньшей степени оснащены установками непрерывной разливки стали (табл. 1). Основная их часть находится в эксплуатации достаточно давно и требует реконструкции. Кроме того, только МНЛЗ Мариупольского металлургического комбината им. Ильича работают с превышением проектной мощности. Большинство машин используется не в полном объеме, что является одной из причин повышенных энергозатрат на тонну стали.

Несмотря на сравнительно малую долю стали, разливаемой на МНЛЗ, Украина имеет достаточно большой опыт получения заготовок различного сечения. В технологическом плане также есть ряд достижений, соответствующих мировым показателям.

В 1960 г. в мартеновском цехе Донецкого металлургического завода была пущена в эксплуатацию промышленная МНЛЗ для получения слябов. Она послужила прототипом многих пионерских технических и конструктивных решений, которые были использованы на многих заводах мира. В 1984 г. в ЭСПЦ Донецкого металлургического завода была введена в эксплуатацию вертикальная четырехручьевая блюмовая МНЛЗ. В течение ряда лет на этой машине был отработан комплекс технологических процессов по разливке качественных низколегированных сталей, в том числе трубных, а также подшипниковых. Несколько лет назад она была выведена из эксплуатации по ряду соображений технического характера.

В 1977 г. на Мариупольском металлургическом комбинате “Азовсталь” был запущен один из крупнейших в мире кислородно-конвертерных цехов (2x350 т) со 100%-ной разливкой стали на слябовых МНЛЗ. Максимальный размер сляба 315x1900 мм. Этот цех и в настоящее время остается одним из ведущих производителей сляба в Украине. Продукция комбината “Азовсталь” высоко котируется на мировом рынке.

В 1993 г. выполнена реконструкция кислородно-конвертерного цеха Мариупольского металлургического комбината им. Ильича, имеющего в своем составе три конвертера вместимостью 160 т и две одноручьевые МНЛЗ с максимальным сечением сляба 315x1900 мм. В течение последующих лет комбинат достиг выдающихся результатов. Так, серийность разливки из одного промковша составляет в среднем 20-24 плавки при работе машины в режиме “nonstop” в течение 120-130 ч. В этом цехе полностью освоена технология химического подогрева стали и обработки ее порошковыми проволоками различного химического состава.

В 1994 г. был реконструирован кислородно-конвертерный цех Днепровского металлургического комбината, имеющего в своем составе два конвертера вместимостью 250 т каждый и две шестиручьевые блюмовые МНЛЗ. Для удовлетворения внутренних нужд прокатного производства одна машина была реконструирована с целью получения квадрата 160x160 мм. Отливка этого квадрата ведется на двух ручьях одновременно с получением блюмовой заготовки сечением 335x400 мм. Непрерывнолитая заготовка Днепровского металлургического комбината сертифицирована международными бюро TUV-CERT, Lloyd Germanischer, Det Norske Veritas.

Широкий диапазон сечений блюмовой заготовки (от 200x200 мм до 500x500 мм) производит МНЛЗ завода “Drill Collars & Kellies Plant” (Сумы). По существу, на этом заводе разливается большое количество марок легированных и высоколегированных качественных марок сталей.

Таким образом, несмотря на сравнительно низкую долю стали, разливаемой непрерывным способом, Украина располагает необходимым технологическим и техническим опытом, который может обеспечить быстрое внедрение метода непрерывной разливки на ведущих предприятиях металлургической отрасли. Однако дальнейшее ее развитие зависит от инвестиционных проектов, которые будут реализовываться в ближайшем будущем.

После распада СССР металлургические предприятия некоторое время продолжали достаточно рентабельно работать за счет сохранявшихся хозяйственных связей. Однако к середине 90-х г.г. эти связи постепенно стали разрушаться и утрачиваться, началось резкое сокращение объемов производства всех видов металлургической продукции, резко ухудшилось финансово-экономическое положение предприятий и большинство из них стало работать убыточно. В этой ситуации в Украине была начата кампания широкой приватизации промышленных предприятий.

Так, в 1996 г. компания “Metalsrussia”, входящая в состав компании ISTIL Group (USA), приобрела контрольный пакет акций Донецкого металлургического завода. Это позволило выделить из состава завода ряд цехов и организовать новое предприятие “MMW ISTIL (Ukraine)”. В него инвестировано более 85 млн. дол., что позволило создать современный комплекс внепечной обработки и непрерывной разливки стали, который сооружен и пущен в эксплуатацию в 1999 г. В состав комплекса входит современная 120-т электродуговая печь, печь-ковш, вакуумная станция, шестиручьевая МНЛЗ. Последняя позволяет получать сортовую заготовку квадратного и круглого сечений. Предполагается, что “Mini Mill Works ISTIL (Ukraine)” займет лидирующие позиции в Украине в производстве круглой заготовки для предприятий, выпускающих трубы.

С середины 1996 г. владельцем контрольного пакета акций ОАО “Енакиевский металлургический завод” стало АО ДАНКО. Фактически это был первый случай в Украине, когда металлургический завод перешел в руки частной украинской компании, которая инвестировала реконструкцию завода. Она стала основным поставщиком сырья и материалов, а также экспортером выпускаемой металлопродукции. В 2002 г. закончилась реализация первого этапа реконструкции кислородно-конвертерного цеха Енакиевского металлургического завода. В результате этой реконструкции создан гибкий технологический модуль (ковш-печь и шестиручьевая высокоскоростная сортовая МНЛЗ), который совмещен с работой конвертера вместимостью 160 т. Все оборудование для агрегата “печь-ковш” и МНЛЗ изготовлено украинским производителем - Новокраматорским машиностроительным заводом.

В настоящее время АО ДАНКО реализует комплексную программу технического перевооружения предприятия, разработанную с привлечением ведущих ученых Донецкого региона. Программа предполагает перевод конвертерного цеха на 100%-ную непрерывную разливку стали, обеспечение высокого уровня качества стали за счет широкого применения методов внепечной обработки, создание комплекса энергосберегающих технологий в доменном производстве и выплавке стали в конвертерах, широкую автоматизацию всех стадий технологического процесса и пр.

Это только два наиболее ярких примера реструктуризации металлургических предприятий с включением в технологический цикл непрерывной разливки стали.

Крупнейшими потребителями украинской металлопродукции традиционно являются страны Юго-Восточной Азии, которые традиционно не предъявляют высоких требований к качеству металла и закупают его в большом количестве. Однако рынок следует считать малоперспективным в будущем из-за стремления ряда стран развивать собственную металлургическую промышленность. Так, Международный институт черной металлургии прогнозировал в конце 1998 г. рост потребления стали в Китае в 2005 г. до 135 млн. т, но в конце 2000 г. прогноз изменился — до 165 млн.т. В таких условиях вероятность роста объемов импорта металла снижается, поскольку правительство Китая проводит политику вытеснения с местного рынка импортируемой металлопродукции. После введения ограничений со стороны США ситуация для украинских металлургов на этом рынке еще более усложнилась, так как Китай теперь вынужден снижать экспорт и всю произведенную продукцию реализовывать на внутреннем рынке.

Следовательно, существуют реальные предпосылки возникновения серьезных проблем с экспортом металлопродукции из Украины, ввиду того, что большинство стран, ныне ориентированных на импорт, развивают собственные производственные мощности для снижения зависимости от внешнего рынка и активно применяют протекционизм для защиты отечественных производителей. Многие страны также испытывают экономический спад, следствием которого является уменьшение спроса на металлопродукцию. Поэтому необходимо наращивать производство конкурентоспособной продукции, что без дальнейшей реконструкции отрасли и сокращения излишних производственных мощностей сделать будет невозможно. Возникает острая необходимость введения в эксплуатацию машин непрерывной разливки стали, что позволит не только снизить затраты, но и увеличить объемы производства полуфабрикатов, отправляемых на экспорт, усилить позиции страны в мировой экономике.

Специфика переоснащения металлургических предприятий Украины машинами для непрерывной разливки стали заключается в следующем:

• металлургические предприятия в основном располагают сталеплавильными агрегатами большой единичной мощности, что предполагает применение высокопроизводительных слябовых и сортовых МНЛЗ;

• в действующих сталеплавильных цехах, как правило, генеральным проектом не предусмотрен разливочный пролет для расположения МНЛЗ, что требует построения инфраструктуры, необходимой для их функционирования в жестко лимитированном пространстве;

• реконструкция сталеплавильного производства предпочтительно должна выполняться без его остановки, чтобы не было потерь в объемах продукции;

• необходимо обязательно включать систему технологических мероприятий по повышению качества жидкой стали, что предполагает наличие комплексной внепечной обработки металла;

• целесообразно максимально использовать возможности украинских машиностроительных заводов, которые уже накопили определенный опыт в создании и сооружении агрегатов “ковш-печь”, вакуумирования стали и МНЛЗ различных типов.

Согласно оценкам украинских экспертов, для эффективной реструктуризации сталеплавильных цехов в Украине за 10 лет необходимо построить 8-9 многоручьевых сортовых МНЛЗ, 2-3 слябовых МНЛЗ, а также 5-6 установок для внепечной обработки стали типа “печь-ковш”. Кроме того, серьезной реконструкции требуют уже функционирующие МНЛЗ.

Безусловно, приведенные цифры носят оценочный характер и не могут учитывать динамики развития мирового рынка металлопродукции. Существенные коррективы в стратегию развития каждого металлургического предприятия могут внести новые их частные владельцы, которые стремятся определять как инвестиционную политику предприятия, так и его поведение на рынке. Практика последних лет показала, что зарубежные инвесторы отдают предпочтение небольшим металлургическим предприятиям с частным капиталом. Однако наиболее положительное влияние на внедрение современных процессов внепечной обработки и непрерывной разливки стали будет оказывать мировой рынок металлопродукции, на котором требования к качеству заготовки непрерывно ужесточаются.

Главной задачей украинской металлургии в настоящее время является сохранение и расширение присутствия на мировом рынке, что связано с достаточным качеством, гарантиями выполнения крупных поставок и низкой ценой металлопродукции. В целом динамика развития металлургической промышленности Украины требует принципиально новых стратегических подходов к реконструкции предприятий и сбалансированной политики в области инвестиций. Согласно национальной программе развития металлургического комплекса в Украине в настоящее время все перспективные капиталовложения в черную металлургию связаны, главным образом, с планами структурной перестройки отрасли. При этом особое внимание уделяется требованиям рынка, особенно вопросу повышения качества и изменению структуры производства металлопродукции при обязательном условии уменьшения ресурсо- и энергозатрат.