Разработка схемы производства стали и определение основных технико-экономических показателей

Исходные данные

Состав чугуна (вес %): С-4.8, Si-0.85, Mn-0.75, P-0.24, S-0.08

Температура чугуна, °С — 1315

Емкость конвертера, т — 300

Введение

После распада СССР в России осталось около 60% предприятий черной металлургии. Проблемы, возникшие после распада СССР, в основном волновали отрасль в 1991 году. В течение 1992 года хозяйственные связи были в целом восстановлены. Объемы производства и потребления черных металлов в России стабилизировались к середине 1993 года [2].

Потенциал черной металлургии России определяется производственными мощностями, позволяющими производить (млн. т. год) [3]: готовый прокат 67 сталь 94 чугун 61 кокс 34 товарная железная руда 103. По прогнозу Комитета РФ по металлургии, в 1993 году будет произведено 42,8 млн. т готового проката. Но сегодня 50% проката и 60% стали производится в России на устаревшем оборудовании. В 1992 году 51,5% стали изготавливалось мартеновским способом, 34,5% конвертерным, 14% электросталеплавильным. По прогнозам Комитета по металлургии, в 1993 году эти показатели почти не изменятся. К тому же более 76% стали разливается в слитки, что ведет к перерасходу энэргоресурсов на сумму $ 210 млн. в год [2].

В целом наша черная металлургия характеризуется следующими особенностями [3]: повышенная материало- и энергоемкость производства; значительный износ основных производственных фондов, превышающий в целом по отрасли 50%, а по ряду предприятий 70%, невысокий технический уровень производства и связанные с этим качество и конкурентоспособность продукции; несбалансированность подотраслей и отдельных переделов, особенно из-за разрыва связей по межотраслевой и внутриотраслевой кооперации сырья и полуфабрикатов; крайне неудовлетворительная экологическая обстановка в регионах с металлургической промышленностью.

Основная масса металлургической продукции в России производится по несовременной технологии на морально и физически устаревшем оборудовании, технический уровень которой соответствует шестидесятым годам [3]. Вследствие этого продукция имеет повышенную материало- и энергоемкость.

Распад единого металлургического комплекса особенно остро сказался на минерально-сырьевой базе. В России отсутствуют месторождения и предприятия по добыче марганцевых и хромовых руд, основные запасы которых находятся на Украине и в Казахстане. Недостаточна сырьевая база огнеупорной промышленности [3].

Из-за большого количества устаревших основных фондов металлургия наносит значительный ущерб окружающей среде — 400−450 млрд. руб (цены 1992 г.) [3].

Из-за высоких таможенных пошлин, протекционистских мер и высокой конкуренции практически не поддаются расширению рынки сбыта в Западной Европе, Северной и Центральной Америке. Высокая ресурсоемкость производства при недостаточно высоком уровне качества обусловливают низкую конкурентоспособность большинства видов готовой продукции и на мировом рынке может конкурировать только 10−15% готовой металлопродукции: электротехническая сталь (частично), арматурная сталь, легированный сортопрокат, рельсы, судовая листовая сталь и некоторые другие, а также полуфабрикаты (чугун, заготовка для передела, горячекатанные рулоны) [3].

Можно выделить следующие основные технологические направления работ по модернизации производства [1,3]:

— комплексное использование сырья;

— более глубокое обогащение руд, максимально возможная переработка накопленного и образующегося металлического лома с целью снижения энергетических затрат;

— совершенствование структуры сталеплавильного производства путем замены мартеновских печей на современные сталеплавильные агрегаты с разливкой стали на МНЛЗ;

— минимизация издержек производства, включая транспортные расходы на перевозку сырья и готовой продукции;

— организация производства отдельных видов металлопродукции, снижающих удельную металлоемкость национального дохода, включая холоднокатаный лист, коррозионно-защищенные металлические изделия, холодногнутые профили и др. ;

— повышение качества стальной заготовки (содержание химических элементов в узких пределах, бездефектная поверхность, качественная макро- и микропродукция.

В относительно краткосрочной (10−20 лет) перспективе наиболее предпочтительными будут конвертерный и электросталеплавильный процессы [1].

В переходный период часть стали будет выплавляться в мартеновских печах. Здесь возможны два параллельно идущих процесса: реконструкция мартеновских печей в прямоточные агрегаты и возврат к классическому мартеновскому процессу без использования кислорода или с весьма ограниченным его применением. При этом длительной перспективы эти процессы не имеют. Идут попытки поиска решений вписать в существующие здания мартеновских цехов конвертеры и электропечи при их соответствии самым современным требованиям, а также разработать новый конкурентоспособный сталеплавильный агрегат (например, уже функционирующая в США технологическая схема типа: плавильный агрегат — установка внепечной обработки — установка получения заготовки малого сечения — прокатный стан) [1].