Как развивается сталь

---

В наcтoящее время ocнoвнoй прoблемoй для металлургии являетcя падение cпрocа. Прoизвoдcтвo cтали, например, еще недавнo oчень вocтребoваннoй, cейчаc превышает реальные запрocы рынка. А цены за гoд прoдемoнcтрировали резкое падение. Компании оказалиcь перед необходимоcтью жеcткой экономии.

---

Современные экономичеcкие уcловия, характеризующиеcя неcтабильноcтью рынков, серьезно повлияли на металлургический сектор. Сократились и суммы сделок: если в 2007 г. заключались контракты в среднем на 318 млн долл., то в 2008 г. число оказалось уже таким – 301 млн долл. Во второй половине прошлого года средняя сумма сделок и вовсе упала до 125 млн долл.

Низкие показатели прошлого года обусловлены резким спадом спроса во второй половине 2008 г. на металлургическую продукцию. Вслед за спросом, по закону экономики, покатилась вниз и цена на металлопродукцию. Притом, что в первой половине прошлого года цены на сырье быстро росли, а затем так же стремительно приблизились к красной линии со знаком минус.


Как сообщил Российский союз промышленников и предпринимателей, предприятиями отечественного горно-металлургического комплекса и черной металлургии за первые пять месяцев текущего года по сравнению с соответствующим периодом года 2008-го были произведены:

     - железная руда – 34,3 млн т, или 77,2%;
     - кокс – 9,9 млн т, или 67,3%;
     - чугун – 16 млн т, или 70,4%;
     - сталь – 21,8 млн т или 68,3%;
     - готовый прокат черных металлов – 19 млн т или 71,3%.

В срезе по предприятиям сектора производство готового проката при аналогичном сравнении составляет: для ММК – 57,6% (от периода с января по май 2008-го), Северстали – 56,8%, НЛМК – 78,7%, НТМК – 70%, ЧМК – 81,7%.

Эти цифры во многом объяснимы снижением спроса на внутреннем рынке: за указанный период он сократился на 40% (в абсолютных величинах – на 6,2 млн т), при снижении поставок на внутренний рынок на 38,3%, а на рынок внешний – на 53%. При этом наблюдалось и вполне понятное снижение цен на основные виды продукции металлургии: к маю, по сравнению с декабрем минувшего года, железная руда подешевела на 20,1%, сортовой прокат на – 3,2%, холоднокатанный лист – на 22%.


Впрочем, ситуация меняется, и это видно по фондовому рынку. Недавно в Credit Suisse увеличили прогнозные цены на металлопродукты. Так, цена на сляб на 2009-2011 гг. была повышена на 5-20% – до 323, 392 и 493 долл. за 1 т соответственно. Прогнозные цены стали HRC на 2009-2011 гг. были подняты на 7-28% – до 397, 472 и 576 долл. за 1 т соответственно.

Аналитики Credit Suisse подняли рекомендации и целевые цены сталелитейных компаний. Эксперты отмечают, что среди всех компаний ММК имеет наибольший потенциал роста. Рекомендация по акциям Северстали была повышена с «продавать» до «покупать». Эксперты пересмотрели прогнозы в соответствии с предположением о том, что сталелитейный рынок уже достиг дна и предыдущие оценки стали нерелевантны.


Сталелитейное производство – одно из самых энергоемких. Большие энергопотери «преследуют» все производство стальной заготовки: подготовку шихтовых материалов, выплавку стали в кислородных конвертерах, мартеновских или электродуговых печах, выпуск и доводку стали в ковше, разливку на машинах непрерывного литья заготовки (МНЛЗ) или в слитки.

В среднем, использование энергии в сталелитейной промышленности составляет 19 млн БТЕ (британских тепловых единиц; 1,0 БТЕ = 1,056 кДж) на 1 т проданной стали. Расходы на энергию в этом секторе достигают 15-20% от суммарных производственных затрат.
Снижение затрат актуально – удельный расход электроэнергии в электросталеплавильном производстве в России в последние годы вырос и составил в 2000 г. на старых печах более 750 кВт•ч/т, что на 15-40 % больше, чем в Японии и Германии.

Регулирование расхода электроэнергии на 1 т стали зависит от повышения мощности трансформаторов, увеличения удельной электрической мощности дуговых печей с 0,76 до 1 МВА/т, применения топливно-кислородных горелок, предварительного нагрева лома и внепечной обработки (современные дуговые печи в странах Западной Европы имеют расход электроэнергии около 350 кВт•ч/т). Основным методом повышения энергоэффективности считается разработка и внедрение новых энергосберегающих технологий, оборудования и материалов, в которых удельная энергоемкость ниже существующих.


Наиболее прогрессивными направлениями в плане экономии энергии и ресурсов сталеплавильного производства являются снижение затрат путем вывода из эксплуатации мартеновских печей и увеличение доли стали, разливаемой на МНЛЗ, замены печей с открытым подом кислородными конвертерами, а также повышение качества стали путем внедрения внепечной обработки.

Согласно «Стратегии развития металлургической промышленности РФ на период до 2015 г.», доля производства стали в электропечах должна достигнуть к концу 2010 г. 28%, в 2015 г. – 32-35%, в конвертерах в период 2010-2015 гг. – 65-68%. Мартеновское производство на предприятиях черной металлургии практически ликвидируется. Однако, оно может сохраниться на неспециализированных предприятиях других отраслей. Ожидаемое изменение структуры производства стали соответствует мировым тенденциям. Доля разливки стали на МНЛЗ прогнозируется в 2010 г. на уровне 76-79%, к 2015 г. – 80-97%.

Наряду с расширением возможностей МНЛЗ, в настоящее время активно ведутся работы по совершенствованию процессов внепечной металлургии. Основные пути снижения расходных показателей огнеупорных изделий, используемых для футеровки ковшей, – сокращение общей продолжительности полного цикла комплексной обработки стали, а также предотвращение попадания в ковш большого количества конечного шлака. Последнее обеспечивается за счет совмещения технологических операций – во время выпуска стали в разливочный ковш одновременно производятся отсечка технологического шлака, донная продувка инертным газом, десульфурация стали твердыми шлакообразующими смесями. Еще один резерв – это обеспечение условий циркуляции металла в ковше в процессе продувки, снижающее зональный износ рабочей поверхности кирпичной кладки или наливной футеровки.

На рынке оборудования представлено значительное разнообразие установок, обеспечивающих бесшлаковый выпуск стали из кислородных конвертеров, дуговых сталеплавильных и мартеновских печей, в т.ч. скользящие затворы, устанавливаемые на корпус кислородного конвертера, которые перекрывает выпускной канал конвертера в момент появления частиц шлака в потоке выпускаемого металла. К примеру, при установке на электродуговые печи затворов, обеспечивающих управляемый донный выпуск стали без поворота корпуса печи, длительность плавки сокращается на 5-7 мин, уменьшается расход энергии на 10-13%, огнеупоров – на 12-16%, шлакообразующих – на 14-16%.


Существенные резервы имеются для сокращения энергопотребления за счет применения оборудования и систем управления его функционированием, обеспечивающих поддержание оптимальных режимов продувки. Экономичность обеспечивается и увеличением серийности непрерывной разливки, поскольку при данном процессе отпадает необходимость в использовании нагревательных колодцев и топлива для их обогрева.

Перевод ведущих сталеплавильных цехов на разливку с помощью МНЛЗ позволит уменьшить удельные энергетические затраты примерно на 30-35%. Определенный резерв в сокращении энергетических затрат для металлургического комплекса может быть также реализован при проведении реконструкции имеющихся электросталеплавильных цехов по схеме «мини-металлургический завод».

Достичь солидного снижения удельного расхода ресурсов возможно при помощи автоматизации отдельных звеньев производственного процесса. В настоящий момент металлургическая отрасль достаточно активно реализует АСУ ТП. Так, НПО «Санкт-Петербургская электротехническая компания» в 2006 г. реализовала комплекс работ для ОАО «Северсталь»: было модернизировано электрооборудование доменной печи №5 «Северянка», установлены автоматизированные системы управления трактом подачи сырья, шихтоподачей, перекидкой клапанов воздухонагревателей, установки придоменной грануляции шлака, система управления на базе программируемых логических контроллеров, частотно-регулируемые электроприводы. И как результат – улучшение эксплуатационных характеристик, снижение энергопотребления.


На ОАО «Металлургический завод им. А.К. Серова» (базовое предприятие дивизиона черной металлургии Уральской горно-металлургической компании ООО «УГМК-Сталь») вопросам экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов уделяется особое внимание. На сегодня завод полностью перешел от мартеновского к электросталеплавильному способу выплавки стали.

Комплексная внепечная обработка (агрегат «печь-ковш») была внедрена еще на первом этапе реконструкции. Она позволила значительно ускорить процесс производства марочной стали за счет принципиально другого подхода к технологии, вместе с тем произошло снижение удельных расходов топлива (мазут и природный газ), а также огнеупоров, ферросплавов и части используемых материалов.

На втором этапе реконструкции была установлена дуговая электропечь, которая заменила четыре мартеновских, и комплекс вспомогательного оборудования. Запущенная ДСП-80 с эркерным выпуском металла позволяет предотвратить попадание в ковш шлака с большим содержанием вредных примесей, таких как сера и кислород, и образованных с их участием неметаллических включений. Тем самым повышается качество самого металла. Кроме этого, снижается угар ферросплавов при последующей обработке на агрегате «печь-ковш». Эффективное и рациональное использование легирующих добавок достигается за счет более полного и прогнозируемого их усвоения при внепечной обработке стали.


Учитывая стоимость наиболее важных леги¬рующих элементов (никеля, хрома, кобальта, вольфрама, молибдена и др.), ведущие производители стали считают, что основным направле¬нием повышения механических и физических свойств продукта и снижение массы конструкций будет переход к сверхчистым углеродистым и низ¬колегированным сталям или сталям, легированным недефицитными элементами. Так, ижевские ученые из Научно-исследовательского института металлургической технологии (НИИМТ) предлагают заменить традиционную легирующую добавку в нержавеющих сплавах – никель – на азот.

Как отмечают специалисты, азот повышает прочность стали, увеличивает ее эластичность, коррозионную и жаростойкость в агрессивных средах. Такую сталь можно использовать в авиации судостроении, в морском хозяйстве, нефтяной отрасли, электроэнергетике, ж/д, пищевой, медицинской, химической промышленности. В 1980-х производство высокоазотистой стали было налажено на Ижстали (содержание азота достигало 0,85%, чуть позже разработали пять марок нового класса нержавеющих аустенитных сталей с содержанием азота от 0,2 до 0,9%). Затем специалисты московского Института металлургии и материаловедения РАН совместно с ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (г. Санкт-Петербург) получили сталь с содержанием азота 0,25-0,45%.

Табл. 1. Влияние концентрации азота на показатели твердости и вязкости стали, %

Показатели	0,015	0,025	0,035	0,045	0,055
Тввердость, НВ	280	260	245	250	255
Ударная вязкость, KCU. Дж/см2	198	285	370	323	248

Отечественные производители стали по сравнению с аналогичными зарубежными предприятиями характеризуются низкой производительностью труда (в 2,5-3 раза), завышенными трудо-, энерго- и материалозатратами (на 20-30%), высокой степенью загрязнения окружающей среды.
Сравнительные показатели, например, по трудозатратам приведены в табл. 2. Они убедительно показывают, что необходимость инноваций остается актуальной для отрасли без какой-либо скидки на трудные времена. Неслучайно в более выигрышном положении на фоне остальных оказались именно те отечественные предприятия, на которых о техническом перевооружении не забывали никогда.

Повышение эффективности производства через снижение материалоемкости и энергоемкости является важным направлением экономической стратегии ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Признанный флагман российской металлургической промышленности одним из первых в стране приступил к масштабному внедрению технологических инноваций. В итоге удалось достичь снижения себестоимости производства одной тонны слябов, увеличить на 10%, объемы производства стали, снизить объем выбросов в атмосферу на 13,5%.

страна	расход жидкой стали (кг на 1 т холоднокатаного проката)	трудозатраты (чел.-ч на 1 т проката)
Китай	1,225	20,8
Россия	1,208	15,9
США	1,154	4,1
Германия	1,152	4
Япония	1,135	4