книги из ГПНТБ / Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства

использование внешних источников тепла в виде ферро­ силиция и карбидов кальция и кремния. Однако приме­ нение этих методов является, как правило, вынужденной мерой и имеет место лишь в случаях недостатка жидкого чугуна на заводах.

Многие кислородно-конвертерные цехи (особенно в США и Японии) оборудованы управляющими вычисли­ тельными машинами, число которых на начало 1970 г. составило 57. Автоматизация процесса осуществляется преимущественно на основе использования статических моделей управления. В ближайшей перспективе намеча­ ется применение динамических моделей управления, ко­ торые позволят значительно повысить его эффективность.

Развитие кислородно-конвертерного производства, сопровождающееся заменой морально устаревших и прекращением строительства новых мартеновских печей, обусловило значительный рост производительности тру­ да в сталеплавильном производстве (табл. 6). Следует

Т а б л и ц а 6. Доля выплавки кислородно-конвертерной стали

ипроизводительность труда в сталеплавильном

производстве в США и Японии [28]

отметить, что высокий уровень производительности тру­ да в^Японии связан не только с большей, чем в США, долей выплавки кислородно-конвертерной стали, но и,

20

в частности, с привлечением для проведения техобслу­ живания агрегатов специализированных фирм. В США для этой цели используется производственный персонал, числящийся в штате металлургических компаний.

Широкое развитие и дальнейшее совершенствование кислородно-конвертерного процесса привели к коренно­ му изменению структуры не только сталеплавильного производства, но и смежных с ним отраслей промышлен­ ности и обусловили ряд серьезных проблем.

Одной из них является снижение уровня деловой ак­ тивности на мировом рынке стального лома, которое нашло свое отражение в сокращении импорта лома, уве­ личении его запасов у потребителей, а также повышении требований к качеству поставляемого лома при одновре­ менном снижении цен на него. О сокращении импорта лома в странах Европейского объединения угля и стали (ЕОУС) свидетельствуют данные, приведенные в табл. 7.

За последние годы сбор лома в этих странах увеличился.

ко доля вторичного металла в общем производстве ме­ таллопродукции имеет тенденцию к снижению:

Аналогичное положение наблюдается во всем капита­ листическом мире.

21

Потребление лома в производстве стали сокращается также вследствие того, что большинство крупных произ­ водителей металла территориально расположено в при­ брежных районах и при наличии современных больше­ грузных судов типа «балк-кэрриер» для них экономиче­ ски целесообразнее закупать железную руду и уголь в удаленных на значительное расстояние странах, чем использовать местное низкосортное сырье и топливо. Это способствует увеличению доли стали, выплавляемой из чугуна, что неизбежно приводит к сокращению потребно­ сти в ломе. Последнее вынуждает предприятия по сбору и переработке лома приспосабливаться к изменяющимся условиям его сбыта. На ломоперерабатывающих пред­ приятиях внедряются новые технологические процессы и заменяется устаревшее оборудование [30—41].

Опережающие темпы производства чугуна по отноше­ нию к темпам производства стали с увеличением доли ее выплавки в кислородных конвертерах активизировали рынок железорудных материалов и коксующихся углей. Особую активность проявляют металлургические фирмы Японии, которые оказывают потенциальным поставщи­ кам указанного сырья финансовую и другие виды помо­ щи, заключая с ними долгосрочные соглашения.

По свидетельству Горного бюро США [42] намеча­ ется тенденция к сокращению потребности в ферромар­ ганце, расход которого при выплавке кислородно-кон­ вертерной стали значительно ниже, чем при производст­ ве мартеновской.

В условиях широкого развития конвертерного произ­ водства постоянно увеличивается спрос на плавиковый шпат со стороны металлургической промышленности, по­

мартеновской. Так, в США расход плавикового шпата на

широко используется кислотный шпат в виде окатышей. Хотя мировые запасы плавикового шпата значительны (по последним оценкам, около 65 млн. т по содержанию CaF2 ), существуют опасения возможной нехватки этого минерала в будущем, поэтому сталеплавильные фирмы

22

стремятся установить контроль над месторождениями этого минерала и организовать самостоятельную его до­ бычу. Рассматривается также возможность извлечения плавикового шпата из фосфоритов, в которых содержит­ ся небольшое количество CaF2 .

Указанные выше и некоторые другие проблемы, свя­ занные с широким внедрением кислородно-конвертерного процесса в практику сталеплавильного производства, мо­ гут оказать значительное влияние на его эффективность в целом, особенно в условиях социалистической эконо­ мики. Актуальное значение приобретает вопрос об опти­ мальном соотношении сталеплавильных переделов при развитии производства стали. На это, в частности, ука­ зывает и десятилетний прогноз развития сталеплавиль­ ного производства в США по оценке института Бэттла [43], в котором наряду со свертыванием мартенов­ ского производства по мере морального износа мартеновских печей прирост выплавки стали предусмат-

23

ривается за счет расширения мощностей кислородноконвертерного и электросталеплавильного производств (табл. 8). Тем самым баланс лома по стране оказывается замкнутым, так как некоторое снижение расхода лома в конвертерах и мартеновских печах компенсируется уве­ личением его расхода в электропечах.

Анализ тенденций развития сталеплавильного производства

Эффективные пути развития сталеплавильного произ­ водства тесно связаны с использованием в шихте оборот­ ного металла (металлотходов, амортизационного лома).

требований к качеству металла может выплавляться уг­ леродистая и низколегированная сталь. В этих условиях выбор того или иного агрегата определяется соотноше­ нием экономических показателей. Поскольку доля ука­ занного металла в общей выплавке стали составляет около 90%, то, казалось бы, этот фактор должен опреде­ лять дальнейшее развитие сталеплавильного производ­ ства.

Однако обязательно должен учитываться и другой экономический фактор — полное использование для вы­ плавки стали образующихся ресурсов лома. Этот фактор приобретает самостоятельное значение ввиду того, что содержание лома в шихте для рассматриваемых стале­ плавильных агрегатов в силу их технических возможно­ стей различно. Если электропечь может работать на шихте с содержанием лома до 100%, а мартеновская печь при скрап-рудном процессе на шихте с широким колеба­ нием содержания лома (30—60%), то для отечественных кислородных конвертеров при существующем химическом составе чугуна оно может составить в среднем 22%. Более высокий расход лома в кислородных конвертерах в США (30% от металлошихты) объясняется повышен­ ным содержанием кремния в чугуне (1,0—1,35%), срав­ нительно низким выходом годного металла и более высо-

24

кой его температурой ввиду применения миксерных чугуновозных ковшей. В Японии же, где в 1970 г. выплав­ лено 73,85 млн. т кислородно-конвертерной стали, содер­ жание лома в конвертерной шихте не превышает в сред­ нем 21,8%.

В нашей стране среднее содержание лома во всей сталеплавильной шихте составляет около 47%. В соот­ ветствии с проведенными исследованиями [44] по пер­ спективам ломообразования есть основание полагать, что содержание лома в сталеплавильной шихте не долж­ но претерпеть больших изменений.

При этом не имеются в виду отдельные периоды, ког­ да вследствие резкого прироста выплавки стали средний расход лома на 1 т стали может уменьшиться. Возмож­ ное отставание образования ресурсов металлолома от ро­ ста выплавки стали в связи с улучшением использования металла в процессе его производства и потребления бу­ дет перекрываться увеличением доли сталеплавильного производства в использовании общих ресурсов лома (ввиду сокращения потребления лома в доменном и ли­ тейном производствах). В металлургическом производ­ стве, например, повышение требований к качеству метал­ ла, усложнение сортамента марок стали и проката спо­ собствуют увеличению отходов металла. В то же время мероприятия по совершенствованию техники и тех­ нологии и увеличение доли стали, разливаемой на УНРС, будут способствовать сокращению металлоотходов. В металлопотреблении также наблюдаются две противо­ положные тенденции. С одной стороны, происходит преи­ мущественный рост отраслей машиностроения, имеющих относительно низкий коэффициент использования метал­ ла: приборостроения, электромашиностроения и т. д., с другой стороны, повышение качества металла, прибли­ жение профилей проката и формы отливок к конфигура­ ции и размерам готовых изделий будет способствовать относительному снижению величины металлоотходов.

Большое влияние на образование ресурсов лома в пер­ спективном периоде будет оказывать изменение их струк­ туры. Увеличится доля амортизационного лома. До пос­ леднего времени выбывание металла в амортизационный лом происходило сравнительно замедленными темпами, учитывая средний срок службы металла в народном хо­ зяйстве 22 года; в дальнейшем эти темпы будут возра-

25

стать в результате увеличения металлофонда страны и окончания срока службы отдельных составляющих это­ го фонда.

Следовательно, в условиях неизменного уровня обра­ зования ресурсов лома на 1 т выплавляемой стали не представляется возможным обеспечить необходимый прирост ее выплавки только за счет кислородно-конвер­ терного производства с полным использованием ресур­ сов лома. В связи с этим становятся понятными причины

лома в шихте кислородных конвертеров. Среди них сле­ дует отметить применение топливо-кислородных горелок для предварительного подогрева лома в конвертере. В настоящее время имеются практические данные о воз­ никающем при этом дополнительном расходе топлива, кислорода и снижении производительности конвертеров.

Указанные работы в США проводятся в не свойствен­ ных нашей стране условиях, когда снижение цен на лом при ухудшении экономической конъюнктуры может соз­ дать такую экономию при повышении расхода лома, ко­ торая возместит связанные с этим дополнительные затра­ ты. Вообще следует отметить, что сейчас проблема ис­ пользования лома в США приобретает большую остроту; разрешить ее, помимо экспорта лома, пытаются путем улучшения способов механической подготовки лома и переплава его, а также применения различных модифи­ каций кислородно-конвертерного процесса.

Одной из таких модификаций является разработан­ ная в ФРГ технология донной продувки [45]. Эта техно­ логия предусматривает продувку металла кислородом в смеси с природным газом, пропаном или мазутом и поз­

на заводе в Фэрфилде (штат Алабама) приступила аме­ риканская фирма United States Steel. В 1974 г. на заво­ дах этой фирмы намечается довести выплавку стали про­ цессом донной продувки до 25% от общего объема производства. Для анализа направлений развития стале­ плавильного производства необходимо иметь сопостави­ мые технико-экономические показатели по всем рассмат­ риваемым агрегатам. В настоящее время они могут быть определены с достаточно высокой степенью точности.

26

Удельные капитальные затраты с учетом в смежных отраслях на выплавку кислородно-конвертерной и марте­ новской стали (народнохозяйственная капиталоемкость стали) находятся на одном уровне и составляют около 180 руб/т годовой производительности. Это справедливо в том случае, если выход годной стали в обоих процессах одинаков и находится на уровне 92,0%. В случае более низкого выхода годной кислородно-конвертерной стали капиталоемкость ее будет несколько выше, чем марте­ новской. При сравнительном определении себестоимости, как и капиталоемкости, большое значение имеет правиль­ ная оценка лома. По действующим ценам на лом отноше­ ние средней цены лома различного вида и классов к среднеотраслевой себестоимости жидкого чугуна со­ ставляет около 70%, что не соответствует его действи­ тельной технологической ценности. Проектные организа­ ции, выполняя сравнительные расчеты экономической эффективности разных процессов, оценивают лом по се­ бестоимости жидкого чугуна. Возможность такой оценки вытекает из следующего.

Увеличение использования лома на каком-либо метал­ лургическом заводе при данных полностью потребляемых ресурсах металлолома уменьшает его поступление на другие металлургические заводы. В связи с этим послед­ ние будут вынуждены увеличить расход передельного чугуна, чтобы сохранить выплавку стали на прежнем уровне. Если лом учитывать по цене, более низкой, чем на передельный чугун, то на первом заводе себестои­ мость стали снизится, а на других повысится на величи­ ну, равную указанному снижению. Отсюда вытекает пра­ вомерность оценки лома по цене чугуна, которая согла­ суется с теорией стоимости Маркса.

ценности лома, которая преувеличивает преимущество кислородно-конвертерного процесса. Исследования, про­ веденные в Московском институте стали и сплавов [46], показывают, что равенство цены лома стоимости чугуна справедливо только для лома I класса. Это определяется тем, что по мартеновским печам, потребляющим 81% общего количества лома, наилучшие показатели достига­ ются при сочетании в шихте жидкого чугуна и лома. Остальные классы и виды лома должны оцениваться по

27

отношению к чугуну в соответствии с коэффициентами сравнительной технологической ценности, которые ниже единицы. Соотношение указанных коэффициентов зави­ сит от снижения технико-экономических показателей вы­ плавки стали при ухудшении качества лома, которое должно компенсироваться снижением цены на него.

Расчеты показывают, что исходя из средней структу­ ры используемого для выплавки углеродистой и низколе­ гированной стали лома общий коэффициент его техноло­ гической ценности по отношению к жидкому чугуну со­ ставляет около 0,85*. Примерно такое же отношение цены лома к издержкам производства жидкого чугуна имеет место в США.

При определении сравнительных технико-экономиче­ ских показателей рассматриваемых процессов цена лома и его капиталоемкость принимались в соответствии с ука­ занным коэффициентом. Себестоимость кислородно-кон­ вертерной стали при одинаковом выходе годной стали ниже, чем мартеновской, на 3,7%• При действующих же ценах на лом в сопоставимых условиях и при равном выходе годного себестоимость конвертерной стали соот­ ветственно ниже на 0,7%.

Характерной экономической особенностью кислород­ но-конвертерного процесса по сравнению с мартеновским являются, таким образом, более низкие издержки произ­ водства при примерно одинаковых народнохозяйствен­ ных удельных капитальных затратах. Расходы по переде­ лу для типового кислородно-конвертерного цеха при достижении проектной мощности и нормализации произ­ водственно-технических показателей, как показывает де­ тальный анализ фактических данных, находятся в преде­ лах 5 руб/т (цены во всех случаях приняты средние для отрасли). Фактические расходы по переделу в давно ра­ ботающих конвертерных цехах составляют 5,50— 7,50 руб/т, а в новых цехах 7—9 руб/т.

В современных мартеновских цехах с печами емко­ стью 500—600 г при нормальных условиях расходы по переделу не должны превышать 7,5 руб/т, т. е. разница составляет около 30% в пользу кислородно-конвертерных цехов с агрегатами емкостью 100—130 т.

* По данным [47], средний коэффициент технологической цен­ ности лома по отношению к жидкому чугуну равен 0,73—0,88.

28

Указанная выше особенность кислородно-конвертер­ ного процесса определяет собой различие в условиях оп­ ределения экономической эффективности для капитали­ стической экономики, например в США, и в нашей стра­ не. В США для отдельных металлургических фирм эф­ фект но капиталовложениям в пределах металлургиче­ ского завода от применения кислородных конвертеров по сравнению с мартеновскими печами значительно вы­ ше, чем в нашей стране. Дело в том, что в настоящее время строительство конвертерных цехов в США проис­ ходит без значительного увеличения капиталовложений в расширение производственных мощностей доменных це­ хов, хотя потребность в чугуне возрастает. Это объясня­ ется малой загрузкой мощностей доменных печей (не бо­ лее 70—80%), когда имеется резерв для увеличения вы­ плавки чугуна без дополнительных капиталовложений. Ввиду полной загрузки мощностей доменных печей в на­ шей стране увеличение выплавки чугуна требует допол­ нительных капиталовложений. Металлургическая фирма, как правило, не занимается добычей руды и угля для коксования и других материалов для доменного произ­ водства и поэтому при увеличении выплавки чугуна не

большинстве случаев осуществляется самостоятельными фирмами.

В результате в настоящее время для отдельных ме­ таллургических фирм США экономический эффект при применении конвертеров по сравнению с мартеновскими печами определяется по существу разницей в цеховых показателях. При этом удельные капиталовложения, как было выяснено для отечественных условий, составляют для кислородно-конвертерных цехов около 7,3 руб/т, а для мартеновских 9,6—10,0 руб/т, т. е. указанная раз­ ница в пользу кислородного конвертера составляет 23—25%. Увеличение же загрузки мощностей действую­ щих доменных печей снижает издержки производства чугуна, а следовательно, и производства стали. Необхо­ димость увеличения добычи руды и угля способствует созданию в стране более благоприятной экономической конъюнктуры. В условиях нашей страны капиталовложе­ ния осуществляются из одного источника — государст-

29