С 2007 года много говорилось о строительстве в окрестностях г. Балаково завода ОАО «Северсталь». И вот в этом году, наконец, проект вступил в активную фазу строительства. О технологии металлургического производства, о специфике современного строительства подобных комплексов мы попросили рассказать декана машиностроительного факультета СГТУ Олега Давиденко.
- Важнейшим направлением технического прогресса в металлургии является бескоксовая металлургия (без доменной печи). В связи с сокращением запасов и повышением стоимости коксующихся углей, трудностями получения чистой качественной стали на базе чугуна и лома, повышением капиталоемкости доменных печей, а также необходимостью защиты окружающей среды широкое распространение получает электрометаллургия. Известно, что коксохимическое производство является крупнейшим источником загрязнения биосферы.
Резкий рост электрометаллургии за последние 20-30 лет связан в основном с вводом в строй мини-заводов. В настоящее время в мире работает несколько сотен мини-заводов. В США в 2005 г. на мини-заводах произведено 62% электростали от общего объема выплавляемой электростали. Прогнозируется, что в 2011 г. эта цифра увеличится до 80%, а в 2020 г. более 50% выплавляемой в мире стали будут производить на мини-заводах.
В России, к сожалению, к этим вопросам по разным объективным и субъективным причинам не было проявлено необходимого внимания. В 80-е годы в странах СНГ было построено три мини-завода: в Комсомольске-на-Амуре, в Молдавии и в Белоруссии. В последнее десятилетие наметилась тенденция к коренному изменению структуры современного металлургического завода. Примером тому является строящийся металлургический мини-завод в г. Балаково, производственной мощностью 1 миллион тонн сортового проката в год, который планируется ввести в эксплуатацию в 2013 году на территории Быково-Отрогского муниципального образования Балаковского района Саратовской области. Объем инвестиций — свыше 600 млн. долларов.
ЗАО «Сортовой завод Балаково» – это мини-завод нового поколения, аналогов которому нет в России. В западных странах имеется несколько ключевых фирм, занятых разработкой новой техники и технологии для мини-заводов. Поэтому изменения технологического облика металлургии осуществляются на основе импортного оборудования с привлечением компаний – лидеров в данной области («Даниэли», «Фукс Системтехник», «Фест Альпине», «SMS Demag» и др.). Фирма «ФУКС Системтехник» является поставщиком для строящегося сортопрокатного завода автоматизированного электроплавильного оборудования последнего поколения, позволяющее реализовывать наиболее современные технологии выплавки и разливки стали.
Новое предприятие будет включать два основных производственных цикла: электросталеплавильное производство и сортопрокатное. Структура мини-завода, по сравнению со схемой интегрированного завода с полным металлургическим циклом, исключает агломерационное и коксохимическое производства. Этот факт является, пожалуй, наиболее важным, так как значительно снижает концентрации вредных выбросов в атмосферу.
В структуре завода – отделение подготовки шихты, электросталеплавильный цех, участки внепечного рафинирования и непрерывной разливки стали, прокатный комплекс.
Шихтой для мини-завода послужит амортизационный лом и отходы металлообрабатывающей промышленности и строительства. В качестве плавильного агрегата будет использована сверхмощная электродуговая печь емкостью 150 т, мощностью 66 МВт, обеспечивающая длительность процесса плавки около 60 мин.
Фирмой «ФУКС Системтехник» разработан способ почти полной повторной утилизации тепла с помощью электродуговой шахтной печи с удерживающими пальцами. В практику работы внедрен новый манипулятор для ввода кислорода и углерода, высокоэффективные топливно-кислородные горелки и системы дожигания СО под сводом печи, система контроля стабильности дуг.
Высокая степень автоматизации и надежность всех элементов конструкции электропечи, а также использование современных способов интенсификации плавки позволяют выпускать в сутки 20...25 плавок. Средства внепечного рафинирования, как правило, адекватны поставленным задачам качества стали.
Отметим также, что электросталь характеризуется более высоким содержанием азота и цветных металлов по сравнению с конвертерной сталью. В этом смысле рынок производителей электростали существенно отличается от рынка конвертерной стали. Электроплавка – основа мини-заводов, кислородно-конвертерный процесс – неотъемлемая часть интегрированных заводов. Несмотря на это, новые технологии электроплавки позволяют получать углеродистую и низколегированную сталь той же чистоты по содержанию азота и цветных металлов, как и в кислородном конвертере.
Заключительной стадией производства стали является получение заготовок на машинах непрерывной разливки стали (МНРС) и поставки их на сортопрокатное производство, что обеспечивает выход годного металла на уровне 96—98%. Доля непрерывной разливки в ведущих промышленных странах достигает более 90%. Запланированные объемы сортопрокатного производства ЗАО «Сортовой завод Балаково» составляют: арматура – 700 тыс. тонн, уголок – 205 тыс. тонн, швеллер – 102 тыс. тонн.
Бурные дискуссии по экологическим проблемам показали, что черная металлургия является уникальной отраслью, обепечивающей практически завершенный рециклинг своих основных продуктов и кроме того способной с пользой утили¬зировать отходы других отраслей и производств. Но при этом металлургическая промышленность в России занимает второе после энергетики место по объемам выбросов парниковых газов (ПГ). В связи с этим актуальное значение для металлургических предприятий имеют вопросы эмиссии парниковых газов, проведения их инвентаризации.
Прослеживается также устойчивая тенденция роста выброса парниковых газов и в мировом масштабе. Анализ итоговых расчетов выбросов показал, что наибольшее количество выбросов ПГ наблюдается в аглодоменном производстве стали (46,3%) и на ТЭЦ – (28,3%), т.е. суммарно около 75% объема в целом. Аналогичные результаты получаются и при оценке видов топлива: при использовании кокса и природного газа выделяется, соответственно, 35,2% и 19,3% выбросов ПГ.
При современном подходе к строительству мини-завода в г. Балаково на первый план вышли экологический фактор и необходимость использования различных видов металлошихты. Результатом решения этих задач была разработка сверхмощной трехфазной дуговой печи, оборудованной водоохлаждаемыми панелями стен и свода, топливно-кислородмыми горелками и фурмами для вдувания кислорода и угля, с системой дожигания СО под сводом печи.
Дуговая печь является более универсальным агрегатом по степени окисленности металла и шлака. Угар легирующих и раскислителей в электропечи на 25... 30% меньше, чем в других плавильных агрегатах.
Фирмой «ФУКС Системтехник» для мини-завода в едином технологическом комплексе поставляется и современная системы газоочистки и пылеулавливания. Управление системами газоотвода, регенерации, транспортированием пыли и работой дымососов осуществляется автоматической системой (АСУТП). Установленная система обеспечит эффективное улавливание пылегазовыделений электропечей, а также очистку выбросов в фильтрах до остаточного пылесодержания, соответствующего международным экологическим нормам.
Таким образом, современная технологическая схема мини-завода «Дуговая печь – МНРС – Сортопрокатный стан» позволит на ЗАО «Сортовой завод Балаково» производить дешевый сортовой прокат в объемах, характерных для интегрированных заводов.
Электроплавка, связанная с переплавом вторичного сырья, видимо, сохранит свои позиции на более длительный срок, что связано с экономической целесообразностью переработки всего образующегося лома. Следует ожидать дальнейшей существенной интенсификации технологических процессов в электропечах с применением инжекционных процессов, альтернативных энергоносителей и повышения удельного расхода кислорода, угля и др.
В условиях компьютеризации производства и его минимизации большую роль играет высокая профессиональная квалификация персонала, человеческий фактор, мотивация к работе. В ближайшие годы компании потребуются специалисты в области металлургии по внедрению новой техники и технологии. Подготовку кадров для ЗАО «Северсталь – Сортовой завод Балаково» в рамках Соглашения осуществляет ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».
«Саратовская областная газета» (17.11.2010 № 196).
8