Состояние современной металлургии в начале 21 века

Каменный век, бронзовый век (получили первый металл). Бронза – легкоплавкий металл.

Более высокая температура, закрыв металл, удалось получить железо – железный век, который до сих пор продолжается. Прогнозы по изживанию железа, оказались не оправданы.

Появление химии. Бум по пластмассам пошел. 10-15 лет прошло, железо как было так и осталось.

Металлы в будущем останется ведущими материалами. Всё что нас окружает и что дает комфортную среду. Чтобы получить легкие сплавы, нужно железо (например, создание агрегатов). Чтобы удовлетворить все эти потребности, необходимо создание новых сплавов, которые обладают широким диапазоном свойств. Сегодня, каждая доля процента улучшения свойств стали (снижение её эл. сопротивления, дает экономию по стране. Америка более 1 млрд. МВт. Также прочные сплавы, которые способны выдерживать громадные давления. Обычные газопроводы давление 75 атм. При движении газы расходует часть своей энергии на трение, поэтому необходимо подкачивать. По балтийскому морю идет газопровод более 1 тыс.км., вначале дают большое давление (250 атм.). Для этого нужны особые свойства и качества стали, которые могли бы удержать это давление, причем эта сталь должна лежать на дне балтийского моря не подвергаясь коррозии. Для этого разработаны специальные режимы на заводах, где получают такую сталь. Толщина 30-50 мм, нет необходимости до конца соблюдать это давление. К Берлину уже меньше давление, поэтому там трубы проще. Ширина листа 5 метров, 1 швом сваривают. Одно из направлений – создание сплавов, которые обладают разными уникальными свойствами. Второе направление – в производство металлов вовлекается новые вещества, которые раньше были известны, но не было технологий в получении, а сегодня эти технологии возникли. Цезий, иридий  и др. привлекаются в эти технологии. Кроме радиоактивных вся таблица Менделеева используется в металлургии. Более 2 тыс. сплавов разработано в СССР. Всё это позволяет сделать более компактной и более ресурс сохраняющей технологию. Наша жизнь покоится на 30 млрд т. Железа (железнодорожные пути, туннели, мосты, здания и т.д.). За последние 25 лет металлургия развилась как отрасль промышленности (Бразилия, Мексика, Корея, Япония и т.д.).

Человеко-часы, рельсы – эквивалент для сравнения производства Америки и России.

Производство чугуна и стали 2008 года – 930 млн т. Чугуна, 1310 млн. т. Стали В 2010 году: 1414 млн.т. стали

По прогнозам в 20 году 1 300 млн.т. чугуна. 2 млрд ст.

Трубы – значительная доля продукции

Балки (двутавр, швелер, уголок)

Рекомендуемые материалы

Лист (60%)

Лидеры по производству металлу:

Чугун 1. Китай 2. Япония 3. Россия 4. США 5. Украина

Бразилия, Германия, Корея, Индия, Франция

Производят 86% в мире

В Китае пускают каждый год 2 завода 2размератагила.

По стали мы занимаем 4 место Китай Япония США

Уровень производства стали уменьшается в 2 раза в России.

Главный потребитель Металла – машиностроение (40%), строительство, ТЭК (добыча и транспортировка угля, газа) 13%, карьерный способ (3050 м глубина), шахты (дороже).

Техногенное развитие:

Избыточность природных ресурсов

Неограниченность территорий для размещения отходов

Значительные возможность гидросферы и атмосферы аккумулировать загрязняющие вещества.

Устойчивое развитие мирового сообщества – процесс, который обеспечивает сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей настоящего и будущих поколений людей (уровень комфорта жизни).

По силе воздействия на окружающую среду: извлечение минеральных (сырьевых).

При современных масштабах и разнообразии продукции очень остро встают вопросы ресурсо- и энергосбережения. Для черной металлургии существующие показатели условного топлива на ед.продукции лежат в широких пределах от 0,85-1,1 т.усл. топлива/тонна металлопродукции.

Теоретически получить ту же самую металлургическую продукцию, нужно затратить 0,24. :

По странам энергоёмкость производства стали очень сильно различается:

0,614 т.усл.топлива – Англия 0,853 – США 0,807 – Япония 1,024 – РФ

Надо на 40% улучшить деятельность цехов, чтобы выйти на уровень Англии.

Доля чугуна в производстве стали:

Ресурсоемкость чугуна при разработке стали

0,361 т.чугуна/т.стали -  США          0,705 – Россия. Остальное металлический лом.

Устаревшее оборудование, которое никто не меняет.

Задача заключается в том, чтобы металлурги развивали машиностроение на новой технологической, творческой основе.

Черная металлургия 1,5 млн. т. загрязняющих веществ в атмосферу (цифра за 2009 год).

Металлургические предприятия 600 м³ выбросили сточных вод (загрязнение). Процесс осознано улучшается. Это на 16% меньше чем в 2008. В металлургии хорошо организованно оборотное водоснабжение.  90% циркулирует, а 10% добавляется. Металлургические заводы больше всего вредят за счет шлаковых отвалов. 252 млн. м³ (уменьшена на 7%) Научились из шлака делать готовый продукт, тем самым удешевлять продукцию и уменьшать загрязнение.

Появились направления, которые решают проблемы ресурсо- сбережения.

1.Разработка и внедрение принципиально новых металлургических технологий, получение не только традиционных видов продукции, но и расширение их номенклатуры. Пример: прокатка на 100 м рельса.

2.Совершенствование действующих металлургических технологий, за счет реконструкции оборудования, оптимизации условий протекания технологических процессов. Укрепление дисциплины труда и технической культуры производства.

3.Внедрение существующих и разработка более эффективных методов очистки выбросов.

Создание и внедрение способов переработки и утилизации ВЭР и ВМР

Переход на международные стандарты на технологические процессы и производимую продукцию. (Продукция становится конкурентоспособной).

Подготовка и переподготовка и повышение квалификации кадров, осуществляющих охрану окружающей среды.

Данные 2005 года

15 в мире. Магнитогорский мет.комбинат

18. Комбинат Север Сталь Череповец, Вологодская область

21. Новолипецкий мет.комбинат (вырываются вперед)

35. Западно-Сибирский мет. Комбинат. Новокузнец, Кемерская обл. (самый молодой в стране)

39. Нижнетагильский комбинат

56. Мечел (Челябинск)

80% чугун, 75% стали дают эти заводы в России.

Уральские дают 25% металла. Область дает 10%.

Государственная политика развития металлургии

Металлургия является базовой отраслью нашей промышленности

Основные направления формировались давно, остановимся на 21 веке.

2002 году Правительство РФ утвердило: «Комплекс мер по развитию металлургии до 2010 года»

Цель и задачи развития металлургической области.

Главная цель: Преобразование её в динамично развивающуюся высокотехнологическую, эффективную и конкурентоспособную отрасль, интегрированную в мировую металлургию, в рамках международного разделения труда.

 Задачи

1)Оптимизация структуры отрасли на основе концентрации производства, включая и ликвидацию убыточных предприятий.

2)Внедрение современных ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий.

3)Преобразование действующих производств, путем их модернизации.

4)Повышение производительности труда, в том числе за счет сокращения промышленного персонала.

5)Повышение конкурентоспособности как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

На примере Японии: после экологического кризиса (1 половина 70х годов), перед металлургами была поставлена цель поднять наукоемкость производства (внедрить высокотехнологичные технологии, которые обеспечить продукцию с высокой добавленной стоимостью). За счет уменьшения ресурсо-, трудо- и энергоёмкости. За счет закрытия неэффективных производств, черная металлургия сократила потребление энергии на 14%. К 80 году были выведены из эксплуатации все мартены (большой уд. расход топлива и сильное загрязнение, очень много неорганизованных выбросов). 65 доменных печей, после реконструкции закрыли 45 доменных печи, остались 20.  Подобные процессы с опозданием на 20 лет происходили в России. Структура наших предприятий стала похожа на ту, что сложилась за рубежом. Это проявилось в том, что доля мартеновской стали сократилась до 4%. (было около 50%). Возросла за эти 10 лет доля стали которая разливалась на МНЛЗ, которые позволили без всяких усилий ув. на 15% производство стали (за счет уменьшения обрези). За это время развилось доля листового проката. Внедрение высокотехнологических и безопасных технологий. Увеличилась доля углеводородных добавок, что привело к значительному снижению потребления кокса. Улучшились технологии по выплавки стали с использованием шлака, богатыми легирующими элементами. Были внедрены технологии по более глубокому использованию ВЭР (Теплообменики), обработка стали (печь-ковш). Переработка шлаков. Ликвидация убыточных предприятий (были закрыты все старые уральские заводы, некоторые градообразующие). В настоящие. время возвращают к жизни на другом техническом уровне. Некоторые цеха выведены за пределы завода. Металлургия высвободила (детские сады и т.д.), увеличилась автоматически производительность труда, за счет уменьшения непрофильных.

Последнее время подверглись все металлургические заводы модернизации. Металлургия лучше развивалась, в нее вкладывали деньги, по сравнению, например, с машиностроением. Постепенно реконструируя предприятия, удалось завоевать рынки за рубежом. Модернизация коснулась глубокой реконструкции доменных печей (сокращение количества доменных печей и увеличения объема печи). Замена воздухонагревателей, более высокий уровень нагрева, снижение расхода кокса. Построены новые сталеплавильные комплексы. Полностью заменены трубопрокатные станы. Активно развивался 4ый передел – термическая обработка стали.

Конкурентоспособность обеспечивалась за счет повышения качества продукции. Многие предприятия начали работать по международным стандартам ИСО – Р – 9000, ISO – 9000 – стандартизация в промышленности, учет и контроль всех звеньев, не допускается в технологии, и любое отклонение наказывается. ИСО – Р – 14000 – экологический менеджмент, который определяет движение любого производства к экологически чистому.

Современные способы производства стали – это:

1. Переработка чугуна в сталь с помощью конвертера

2. Переработка в эл.печах переменного и постоянного тока.

Реконструкция:

Избавление от мартенов.

Расширение номенклатуры

Лист 6 метров (на Магнитогорском) на производство газовых труб большого диаметра. Благодаря этому стану удалось изготавливать трубы большого диаметра.

Недалеко от Новолипецка (завод) специализируется на выпуске автолиста (для производства автомобилей). Чтобы предотвратить ржавление покрывали мастикой, но это не дело. Поэтому там пущен стан непрерывного оцинкования 300 т.в год. 3,5 млн. тон в год – доменная печь на этом заводе будет пущена. Кол-во ПГ уменьшено, будет использоваться пылеугольное топливо. Оно дешевле ПГ и вместе с ПГ и кислородом могут обеспечить более высокую производительность доменной печи.

Выксунский мет. завод и Ижорский. 450 тыс. тон в год и 800 тыс. тонн соответственно для производства труб. Благодаря этим инновациям структура этих заводов стала на уровне современных.

КАОС – комплексная обработка стали. 1 установка. Доводит сталь по хим. составу до сотых долей и делает всё возможное, чтобы удалить неМеталл. включения.

Вакуумная установка – удаляет растворенные газы. Позволяет увеличить свойства стали (мех.прочность, коррозионная стойкость и т.д.).

На НТМК все доменные печи прошли реконструкцию. Завершена реконструкция кислородно-конверторного цеха, построено 4 непрерывных машины литья. Построены 2 установки дегазации стали. Завершилась реконструкции колесо-прокатного цеха (производительность ув. на 30%, улучшилось качество).

На ЧМК (Мечел) ведется реконструкция создан новый рельсобалочный стан (1 млн.т в год) будут прокатывать длинномерные рельсы.

Успешно идет развитие (Пумпянский) трубной металлургической компании (Волжский, Северский и Таганрогский заводы). Все эти заводы последние 10 лет подвергаются капитальной реконструкции. На Северском [г. Полевской Свердловской области – прим. ред.] полностью убраны мартены, установлена ДСП, установки по вакуумированию, печь-ковш, МНЛЗ. Сегодня Северский трубный завод, хотя является музеем (сохранилась доменная печь, которая выведена из строя в 39 году, она интересна тем, что шихту завозили лошади на колошник). На Волжском выпускают спиралешовная (из ленты) и прямошовная (из листа). Специализируется на производстве труб для газопроводов и нефтепроводов.

ПНТЗ. [г. Первоуральск Свердловской области – прим. ред.] Пущена линия по производству труб для компрессорных холодильников (мощностью 800 млн. метров труб в год). Этот стан закрыл потребность страны и часть на экспорт для производства холодильников. 630 мм. Трубы квадратные и прямоугольные трубы (400 т. В год).

Не всегда нам продают новую технологию, и мы оказываемся в зависимости от поставщиков оборудования.

Формируется в правительстве мировоззрение, что по реконструкции работу должно возглавить правительство, т.к. миллионеры сами не заботятся.

Производство конструкционных материалов.

Последние исследования показали, что прочность металла с наноструктурой в 1,5-2 раза выше. Пруток, который имеет квадратное сечение в 1 см по прочности эквивалентен прутку, имеющий размер 1,5-2 раза больше по стороне. Сталь с наноструктурой в 10-12 раз имеет более высокую коррозионную стойкость. Более высокая теплоемкость, коэф. термического расширения и диффузии. Внедрение таких сталей позволяет снизить материалоемкость машиностроения.

Когда сталь затвердевает идет кристаллизация и образуются большое зерно. Чтобы не дать ему вырасти, лист заливают водой. Как только появилось зерно, воду прекращают подавать. И за счет внутреннего тепла, тепло выходит на поверхность и снова подают струю воды. И т.о. импульсное охлаждение делается в пределах линии (режим просчитан на ЭВМ), получили оч. мелкое зерно, что позволило уменьшить на 30% ресурсов и получить высокую прочность. За счет этого металлургию удалось вывести на 2 место по экспорту в мире.

Новая программа – стратегия развития промышленности до 20 года (утверждена в 2009 году). Базируется на указе президента РФ.

В целях снижения к 2020 году энергоемкости ВВП не менее чем на 40% по сравнению с 2020 годом и обеспечения  рационального и экологически ответственного использования энергии, предлагается обеспечить переход к единым нормативам.

Программы должны стимулировать развития технологий. Приближая их к экологически чистым.

Металлургия даёт: Налоги 5%, промышленное производство 18%, экспорт 14%

Металлургия потребляет: 32% электроэнергии, 26% ПГ, 25% угля, 10% нефти и нефтепродуктов, ж/д транспортное 23% загружен мет. сырьем и продукцией.

В мире принято оценивать благополучие стран по производству  т металла на человека.

В 2007 г. В России 261 кг стали на человека. В Японии 626. В Германии 463. В США 354.

Варианты развития металлургии:

· Инерционный   

· Энерго-сырьевой          

· Инновационный

Инерционные (сегодняшний вариант) – как есть как и есть. Самый не перспективный.

Энерго-сырьевой. Сохранение экономики станы в зависимости от э-с ресурсов в стране. До 20 года должны произвести геологическое исследования шельфа (ледовитого океана). Развития ресурсов.

Инновационный предполагает диверсификации. Развитие внутреннего рынка.

Причина:

Высокий износ промышленных и производственных фондов на ряде предприятий.

Неконкурентоспособность многих видов рудного сырья. Связано с неудовлетворительными технологиями добычи и переработки рудного сырья.

Не развитость сети мелких и средних предприятий (мини заводы). Они позволяют удовлетворить запросы мелких потребителей.

Высокие удельные расходы сырья.

Обстановка и условия в металлургии

Низкий уровень производительности труда (в 3-4 раза ниже)

Медленно решаются проблемы охраны окружающей среды.

80% - загрязнители транспорт.

Только 1 завод по нефтепереработки прошел реконструкцию.

Предприятия очень медленно проявляют интерес к модернизации различных технологий, в т.ч. и металлургия. Передовые заводы всё таки модернизацией занимаются всерьёз. На мет. заводах очень резко обостряется проблема с квалифицированными кадрами.

Стратегия, которая разработана и которая вступает в стадию осуществления. Что она даст, если все пункты выполнены.

Будут серьёзно обращено внимание на ресурсоёмкость продукции и она будет доведена по прокату до 1,09, но это больше чем за рубежом, но ниже чем что было до 2007 года.

Энергоемкость будет существенно снижена (к 2015 на 16%, а к 20 на 22%)

Информация в лекции "12 Признаки и фазность абстинентного синдрома при гашишизме" поможет Вам.

Если вводятся новые технологии они выводят на новый уровень механизацию производства, новая культура производства. Новая часть предприятий будет закрываться с высвобождением работников. К 18 году будет высвобождено 118 тыс. к 20 220 тыс. Сегодня работает 1 млн. 800 тыс. рабочих.

Лист прокатный делают любой профиль. Лист получить легко, поэтому на него делают упор.

Повышению конкурентоспособности будет определяться заинтересованностью предприятий. Увеличится спрос на научно-исследовательские разработки.

Социальная сфера: стратегия может и приведет к моментам, которые можно приветствовать. Созданы новые рабочие места, за счет внедрения новых технологий. Увеличится спрос на квалифицированные научно-технические кадры. Сегодня во всех отраслях промышленности испытывается отчаянный голод на кадры в возрасте 35-45 лет.

Все эти решения могут быть обеспечены (достигнуты), если потенциал нашей металлургической отрасли будет значительно усилен, при этом со стороны государства. Будет создан благоприятный, правовой и экономический климат для малого и среднего бизнеса в металлургии.

Производство импортно-замещающей продукции. Государство должно обеспечить условия, например, не взимать налоги в начале пути (3 года).