
книги из ГПНТБ / Роменец, В. А. Технико-экономический анализ кислородно-конвертерного производства
.pdfвенного бюджета. Это обязывает определять капитало вложения в развитие кислородно-конвертерного произ водства с учетом вложений в смежные отрасли, т. е. народнохозяйственную капиталоемкость. Поскольку сум марные капиталовложения для конвертеров и мартенов ских печей практически одинаковы, экономическая эф фективность конвертерного производства обеспечивается
в |
основном за счет снижения |
себестоимости стали, имея |
в |
виду более низкие расходы |
по переделу, доля которых |
в себестоимости составляет |
13—14%. |
Можно назвать еще одно преимущество конвертера, которое в условиях плановой экономики при полной за грузке мощностей и отсутствии рыночных колебаний спроса на сталь не имеет большого значения. Речь идет о так называемой «гибкости» конвертера, заключающей ся в том, что во время его остановки в отличие от марте новской печи не требуется ни расход топлива, ни обслу живание персоналом.
Развитие кислородно-конвертерного производства происходит в экономических районах с определенным балансом лома, причем в отличие от мартеновского про изводства оно не способствует при избыточном балансе лома устранению перевозок его в другие районы с соот ветствующими дополнительными затратами и капиталь ными вложениями в транспорт. В условиях капиталисти ческой экономики указанное обстоятельство не влияет на величину эффекта при применении кислородных конвер теров на отдельных металлургических фирмах, но в усло виях социалистической экономики это имеет значение. Строительство, например, кислородно-конвертерного це ха на металлургическом заводе, в шихте которого необ ходимое содержание лома обеспечивается заводскими ресурсами оборотного лома, в районе с избыточным ба лансом лома приводит к увеличению капитальных затрат по сравнению с затратами на строительство мартенов ского цеха. Это объясняется необходимостью иметь боль шую производственную мощность доменного цеха, так как разница в содержании чугуна в шихте кислородных конвертеров и шихте мартеновских печей составляет около 20%. Возможность использования избыточного лома в сталеплавильной шихте на металлургических заводах других экономических районов хотя и обу словит в последних экономию капитальных затрат на
30
производство чугуна при росте выплавки стали, однако полной компенсации не будет, так как возникают допол нительные капитальные затраты и издержки на транс портировку лома. Если же избыточный лом данного рай она не будет использоваться, то народное хозяйство поне сет экономические потери, равные капиталовложениям в производство чугуна и в связанные с ним отрасли про мышленности.
В 1970 г. на выплавку 116 млн. т стали было израсхо довано 84,1 млн. т лома. Если бы это количество лома не было использовано, для выплавки указанного объема стали потребовалось бы увеличить производство чугуна с созданием соответствующих производственных мощно стей и затратами на выплавку. Недоиспользование для выплавки стали каждого миллиона тонн лома требует
увеличения |
капиталовложений |
в |
народное |
хозяйство |
в размере |
около 120 млн. руб. |
и |
затрат на |
выплавку |
в сумме 50,5 млн. руб. Все это свидетельствует о том, что экономические преимущества кислородно-конвертер ного производства обусловливают его предпочтительное развитие в нашей стране.
Еще один вопрос возникает при сравнении тенденций развития сталеплавильного производства за рубежом и в нашей стране. Имеются в виду демонтаж и консерва ция мартеновских печей в США, Японии и некоторых других странах. На этом основании иногда предлагается подобную техническую политику осуществлять в значи тельных масштабах и в черной металлургии нашей страны. Прежде всего необходимо отметить, что указан ные мероприятия в США осуществляются в отношении устаревших агрегатов.
В Японии выплавка стали в последние годы увеличи валась высокими темпами. Значительно изменилась структура сталеплавильного производства: сократилась доля мартеновской стали (до 4,1%), резко увеличилась доля кислородно-конвертерной стали (до 73,8%), воз росла доля электростали, которая с 1961 г. стабилизиро валась на уровне 22%. Опережающий рост выплавки кислородно-конвертерной стали происходит на заводах с полным металлургическим циклом, которыми владеют крупные металлургические компании. Это обусловлено стремлением уменьшить потребление дорогого импортно го лома, который поставляется в основном из США.
31
Ограниченность собственных ресурсов лома в Японии объясняется экспортом значительной части металла в ви де проката, машин и изделий, что снижает поступление металлоотходов и амортизационного лома для сталепла вильной шихты. Стоимость жидкого чугуна здесь ниже, чем цена импортного лома; это связано с достижениями доменного производства, использующего дешевые высо кокачественные железные руды из слаборазвитых стран при условиях эффективной транспортировки.
Развитие кислородно-конвертерного процесса в Япо нии как условие решения проблемы сырья для производ ства стали и сокращения импорта лома подтверждается и повышением доли чугуна в шихте мартеновских печей. Указанные печи работают скрап-рудным процессом с со держанием чугуна в шихте до 79%- Естественно, что при таком составе металлошихты кислородно-конвертерный процесс находится по экономическим показателям вне конкуренции с мартеновским.
На передельных заводах, которыми в Японии владе ют мелкие компании, происходит, как и в США, замена мартеновского скрап-процесса электросталеплавильным. Это объясняется тем, что в электропечах в отличие от мартеновских может выплавляться сталь с низким рас ходом в шихте твердого чугуна, который продается по высоким монопольным ценам. Лом же используется де шевый, так как заготовляется в районе расположения заводов. При таких условиях с учетом потребления электроэнергии по льготному тарифу издержки произ водства электростали оказываются ниже, чем мартенов ской стали.
В нашей стране для предстоящего периода будет ха рактерно развитие кислородно-конвертерного производ ства. В дальнейшем с увеличением ресурсов лома в ре
зультате повышения |
выхода амортизационного |
лома |
и замедлением темпов |
прироста выплавки стали, |
свя |
занным с уменьшением ее дефицита в народном хозяй стве, содержание лома в сталеплавильной шихте начнет повышаться. Естественно, что это повышение будет про
исходить за счет шихты для |
мартеновских печей. |
По ме |
ре увеличения расхода лома |
сверх оптимальных |
значе |
ний при выплавке мартеновской стали скрап-рудным процессом будут ухудшаться производственно-техничес кие показатели мартеновских печей (производитель-
32
ность, расходы по переделу), а следовательно, и общие
экономические |
показатели |
выплавки стали в стране. |
При этом чем |
лучше будут |
показатели мартеновского |
производства вследствие его совершенствования, тем больше возможностей для развития кислородно-конвер терного процесса. Во избежание указанного выше неже лательного явления необходимо в этот период прирост производства стали осуществлять на основе совместного
развития как кислородно-конвертерного |
производства, |
так и производства, которое обеспечивает |
использование |
в шихте большого количества лома. |
|
Роль производства стали в электропечах должна оп ределяться в первую очередь выплавкой стали легиро ванного сортамента и таких марок, требования к качест ву которых лучше обеспечиваются при выплавке в элек трических печах [48]. В связи с этим должна учитывать ся емкость печей.
Таким образом, при современных условиях развития кислородно-конвертерного производства в нашей стране мартеновские цехи пока еще являются необходимыми. В сочетании с кислородными конвертерами они должны обеспечивать максимальную экономическую эффектив ность всего сталеплавильного производства в народно хозяйственном масштабе.
3-231
2
Анализ технико-экономических показателей кислородно-конвертерного производства
Годовая производительность кислородно-конвертерных цехов при различных системах работы и числе агрегатов
Производительность конвертера (Р) в значительной мере определяет все технико-экономические показатели работы кислородно-конвертерных цехов; ее можно выра зить как произведение часовой производительности р на фактическое время работы Т ф в часах, т.е. Р=рхф. Это выражение, записанное в несколько более развернутом виде, дает представление об основных факторах, опреде ляющих годовую производительность агрегатов:
|
Р |
= |
= А ^ Л М |
(1) |
где |
G — средняя |
масса годной плавки, т; |
||
|
т п л — продолжительность плавки, |
ч; |
||
|
К—календарное |
время, ч; |
|
|
|
а—общая |
продолжительность |
простоев, % ка |
лендарного времени.
В мартеновских и электросталеплавильных цехах суммарные простои агрегатов практически не зависят от их емкости и составляют 5—9% календарного времени, поэтому часовая производительность ( G / t m ) является основным параметром, величиной которого определяет-
34
ся годовая производительность агрегатов различной емкости.
Для кислородного конвертера баланс времени рабо ты существенно отличается от баланса для мартенов ских и электропечей, что связано прежде всего со специ фическими особенностями кислородно-конвертерного процесса. Имеются в виду присущие ему высокие скоро сти окисления компонентов шихты и более тяжелые ус
ловия |
эксплуатации оборудования, которым |
|
отвечают |
сравнительно небольшая продолжительность |
цикла |
||
плавки и относительно низкая стойкость |
футеровки. |
||
Этим |
обусловлена сравнительно небольшая |
продолжи |
тельность кампаний кислородных конвертеров. Для пос ледних количество ремонтов по замене футеровки в ка лендарном году значительно больше, чем для других сталеплавильных агрегатов. Продолжительность ремон тов в зависимости от емкости агрегатов достигает 6— 30% календарного времени (табл. 9). Кроме того, на структуру баланса времени и абсолютную величину про стоев существенное влияние оказывают система работы цеха1 , а также число и емкость установленных в нем аг регатов.
Для кислородных конвертеров в отличие от других сталеплавильных агрегатов годовая производительность находится в функциональной зависимости не только от их часовой производительности, но и в значительной ме ре от фактического времени работы, величина которого зависит от продолжительности текущих простоев и хо лодных ремонтов. Вопрос о влиянии различных факто ров на величину указанных простоев, несмотря на его актуальность, до настоящего времени остается еще не достаточно изученным. Отсутствует единая методика расчета простоев применительно к различным конкрет ным условиям производства. Это снижает точность опре деления годовой производительности агрегатов и зача стую приводит к выводам, которые не всегда отражают действительные возможности процесса.
Для уточнения методики расчета балансов времени работы кислородных конвертеров на основании анализа отечественных фактических и литературных зарубежных
1 Принципиальные различия в существующих системах работы кислородно-конвертерных цехов рассматриваются в гл. III.
3: |
35 |
Т а б л и ц а 9. Простои |
конвертеров |
(на один установленный |
конвертер), % к календарному времени* |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц е х и |
|
|
|
|
|
П о к а з а т е л и |
|
|
А |
Б, |
Бг |
в |
а |
Е |
Ж |
3 |
и |
|
|
|
|
|||||||||
Простои, |
всего |
|
|
14,57 |
19,10 |
53,10 |
41,86 |
33,00 |
41,90 |
46,22 |
40,54 |
63,26 |
В том числе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,67 |
6,78 |
5,45 |
15,96 |
1,94 |
3,23 |
20,03 |
7,33 |
14,95 |
|
|
|
|
6,16 |
— |
9,60 |
12,97 |
14,53 |
16,16 |
14,49 |
12,67 |
29,70 |
капитальный ремонт |
. . . |
2,74 |
1,52 |
1,10 |
2,85 |
1,87 |
1,34 |
2,04 |
— |
— |
||
планово-предупредитель- |
|
9,61 |
6,57 |
|
|
2,89 |
- |
0,39 |
|
|||
|
|
|
|
— |
— |
— |
— |
|||||
замена конвертеров |
. . . |
— |
1,19 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
||
|
|
|
|
— |
— |
30,38 |
10,08 |
14—66 |
18—28 |
9,66 |
20,15 |
18,61 |
Число установленных |
конвер- |
3 |
4 |
5 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
2 |
||
|
|
|
|
|||||||||
Емкость |
конвертеров, |
г |
. . . |
34 |
50 |
100—130 |
100—130 |
100—130 |
100—130 |
100—130 |
100—130 |
250 |
* П о д а н н ы м з а 1970 г.
данных сделана попытка установить зависимость нор мальной продолжительности текущих простоев от емко сти агрегатов и некоторых конструктивных особенностей технологического оборудования.
Текущие простои конвертеров, составляющие в отече ственной практике около 4—26% календарного времени (табл. 9), в основном включают ремонт оборудования и организационные задержки в период работы конверте ров. Количество и продолжительность текущих простоев
по техническим |
причинам даже |
для агрегатов одной ем |
||
кости во многом определяются |
конструктивными особен |
|||
ностями и состоянием |
оборудования, |
обеспечивающего |
||
определенную |
степень |
надежности работы конвертера |
||
в условиях тяжелого |
нестационарного |
температурного |
режима, и в несколько меньшей мере технологией пере дела. При прочих равных условиях абсолютная величи на текущих простоев зависит также от продолжитель ности функционирования оборудования, т. е. фактическо го времени работы агрегатов.
Указанными обстоятельствами и обусловлены коле бания значений простоев агрегатов по техническим при чинам в отечественных цехах (табл. 10). Так, отсутствие котлов-утилизаторов в цехе Б2 явилось одной из основ ных причин минимальной среди отечественных цехов продолжительности простоев агрегатов по техническим причинам. Простои на ремонтах котлов-утилизаторов практически по всем цехам (за исключением цеха А) составляют наибольшую долю в общей продолжительно сти простоев по техническим причинам.
Значительны (от 24,0 до 65,0%) в текущих простоях не связанные с характером технологического процесса задержки по организационным причинам, отражающие степень совершенства взаимосвязи всех звеньев произ водственного цикла на предприятии и организации про изводства непосредственно в сталеплавильном цехе. Как показал проведенный на заводах анализ причин указан ных простоев, в основном они обусловлены отсутствием материалов и энергии; главными из них являются суще ствующие диспропорции в развитии отдельных звеньев производственного цикла, что в первую очередь относит ся к отставанию сырьевой базы и общезаводского хозяй ства от темпов развития объектов основного производст ва. В результате этого, например, на заводе Б в 1967 г.
оо Т а б л и ц а |
10. Текущие |
простои конвертеров |
(на один установленный конвертер) |
в отечественных |
цехах*, |
|||||||||
0 0 |
|
|
% к |
календарному времени |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц е х и |
|
|
|
|
|
Простои |
|
|
А |
|
|
в |
|
Е |
Ж |
3 |
и |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||
По |
техническим |
причинам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
неисправность |
электрообо- |
0,12 |
|
|
0,70 |
0,01 |
0,08 |
|
0,02 |
0,38 |
||||
|
|
|
|
|
|
— |
— |
— |
||||||
неисправность |
механообору- |
2,40 |
0,44 |
1,32 |
1,33 |
0,03 |
0,23 |
2,61 |
0,67 |
|
||||
дования |
|
|
|
|
0,99 |
|||||||||
неисправность |
энергообору- |
0,02 |
2,99 |
0,13 |
6,94 |
0,27 |
0,34 |
3,37 |
0,31 |
0,15 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
По |
технологической |
части . . |
0,17 |
0,25 |
0,45 |
0,11 |
0,44 |
1,33 |
1,23 |
0,95 |
1,92 |
|||
Прочие |
|
|
|
|
— |
0,60 |
— |
— |
— |
0,18 |
— |
— |
0,65 |
|
|
И т о г о |
|
|
|
2,71 |
4,28 |
1,90 |
9,08 |
0,75 |
2,16 |
7,21 |
1,95 |
4,09 |
|
По |
организационным |
причи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
нам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсутствие |
чугуна |
. . . . |
0,88 |
1,57 |
2,00 |
1,76 |
0,07 |
— |
4,25 |
1,53 |
4,05 |
|||
|
» |
лома |
|
|
0,28 |
— |
1,09 |
2,03 |
0,34 |
— |
1,47 |
1,73 |
0,67 |
|
|
» |
кислорода . . . |
|
0,07 |
•— |
0,32 |
0,37 |
0,54 |
1,65 |
0,24 |
4,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Цехи |
|
|
|
|
Простор о с т ои |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
в» |
Б, |
в |
Д |
Е |
Ж |
3 |
И |
По организационным причинам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
отсутствие извести . . . |
0,01 |
0,06 |
0,13 |
0,23 |
— |
— |
— |
— |
— |
||
» |
электроэнергии . |
— |
0,01 |
— |
0,01 |
— |
— |
0,09 |
0,08 |
0,05 |
|
» |
сжатого |
воздуха |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
» |
природного газа |
|
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
0,01 |
|
» |
воды |
|
— |
— |
0,05 |
0,02 |
— |
— |
0,11 |
0,09 |
— |
» |
составов . . . . |
— |
— |
0,13 |
1,38 |
— |
0,04 |
1,31 |
0,60 |
0,04 |
|
Неготовность |
УНРС |
. . . . |
— |
— |
— |
— |
0,02 |
— |
— |
|
|
Прочие |
|
|
0,74 |
0,14 |
0,06 |
0,27 |
0,15 |
0,19 |
0,09 |
0,16 |
0,75 |
И т о г о |
. . . |
|
1,91 |
1,85 |
3,46 |
6,02 |
0,95 |
0,77 |
8,97 |
4,43 |
10,11 |
Аварийные простои |
|
0,19 |
0,65 |
— |
0,03 |
— |
— |
0,72 |
|
_ |
|
|
|
|
0,86 |
— |
0,09 |
0,83 |
0,24 |
0,30 |
3,13 |
0,95 |
0,78 |
|
|
|
5.67 |
6,78 |
5,45 |
15,96 |
1,94 |
3,23 |
20,03 |
7,33 |
14,95 |
* По данным за 1970 г.