Не те решения?

Ученые утверждают, что в программах модернизации украинских метпредприятий заложены “подводные камни” устаревших идей, и говорят о системе, которая в корне может изменить тенденцию к созданию в Украине действительно современных производств стали

Инновации в украинской черной металлургии – вопрос далеко неоднозначный. С одной стороны, собственники украинских металлургических предприятий в последние 2-3 года активизировали процесс технического переоснащения своих производств. С другой стороны, представители отечественной науки говорят о недостаточности этих усилий в деле приведения отрасли к статусу если не передового, то современного сектора мирового металлургического комплекса. Особо ярко это проявляется на примере сталеплавильного передела украинских метпредприятий.

Так, в декабре 2005г. в Донецке участники Межведомственного научно-технического совета (МНТС) по проблемам внепечной обработки и непрерывной разливки стали констатировали в общем известные в среде металлургов факты. А именно: в последнее время эффективность деятельности метпредприятий Украины заметно снизилась. Это связано как с внутренними факторами (рост цен на сырьевые материалы, энергоносители и транспортные перевозки, уменьшение курса доллара США), так и с внешними обстоятельствами (кризисные явления на мировом рынке металлопродукции, обусловленными в т.ч. существенным увеличением объемов экспортных поставок металла со стороны Китая).

Нетривиальным, на фоне громких заявлений представителей метпредприятий о масштабных программах реконструкции и модернизации, выглядит следующее утверждение МНТС: “Медленные темпы технического переоснащения производственной базы металлургических предприятий Украины, низкий удельный вес инноваций, используемых в отрасли и в сталеплавильном комплексе в частности, привели к снижению конкурентоспособности их продукции по сравнению с ведущими мировыми производителями стали”.

Заместитель председателя МНТС, д.т.н., профессор, член-корреспондент НАН Украины Виктор Дубоделов обосновывает этот тезис несколькими соображениями. Во-первых, по мнению нашего собеседника, сегодня отсутствует четко выверенная политика государства в отношении черной металлургии. Конечно, в Госпрограмме развития и реформирования ГМК на период до 2011г. продекларирована необходимость инновационного развития отрасли и создания принципиально новых наукоемких ресурсосберегающих технологий и оборудования мирового уровня. “Однако в этой Программе в части средств, выделяемых на развитие научных исследований в сфере металлургического производства, предусмотрены очень низкие объемы денежных ресурсов, – сетует представитель МНТС. – Скажем, ежегодное финансирование разработок в области внепечной обработки чугуна и стали составляет всего 150 тыс.грн., в сфере непрерывной разливки стали, в т.ч. в тонкие слябы – 150 тыс.грн. А в графе “инновации” вообще фигурирует ноль!”

Во-вторых, утверждает профессор Дубоделов, владельцы метпредприятий страны мало заинтересованы в том, чтобы целевым образом направлять средства на создание и внедрение инноваций в своем производстве. Здесь сказывается опять же отсутствие госполитики – на этот раз в сфере фискального регулирования отрасли.

Об этих и других проблемах в деле инновационного развития черной металлургии Украины мы решили поговорить с ученым подробнее.

Виктор Дубоделов: Это играет свою и очень заметную роль, но первопричина здесь в ином. С приватизацией МК “Криворожсталь” завершился процесс разгосударствления украинской черной металлургии. Все меткомбинаты и заводы в стране перешли в частную собственность. А подавляющее большинство отраслевых НИИ и все академические институты, функционально обслуживающие потребности черной металлургии, являются государственными организациями. И в этой связи произошел разрыв во взаимоотношениях первых и вторых. В то же время не были созданы реальные механизмы взаимодействия частных предприятий и госорганизаций в рыночных условиях.

Что же касается отсутствия интереса собственников к участию в процессе создания отечественных прорывных разработок для черной металлургии, то в данном случае действуют свои факторы. Важнейший из них заключается в том, что наше государство в лице своих органов до сих пор не удосужилось внедрить систему стимулирования предприятий металлургического профиля к инновационному развитию. Прямое регулирование здесь ничего не принесет. То же Министерство промышленной политики Украины не имеет полномочий принудить хозяев металлургических мощностей страны к внедрению тех или иных инновационных решений на частных предприятиях. Но, по большому счету, этот путь в рыночных условиях является малооправданным.

Здесь обидно другое. В период, когда на мировых рынках металлопродукции наблюдался существенный рост, наши метпредприятия извлекали немалые доходы, часть которых можно было бы направить на реализацию сценария инновационного развития отечественной черной металлургии. Но тогда государство не озаботилось созданием действенных механизмов, побуждающих владельцев предприятий к этому.

М: Какими могут быть сегодня оптимальные или наиболее приемлемые пути реализации этого сценария?

В.Д.: На данный момент еще не полностью перекрыты ниши металлопродукции из рядовых марок стали на мировых рынках, на производстве и сбыте которых специализируется большинство украинских метпредприятий. Поэтому необходимо в сжатые сроки внедрять разработки, которые позволят освоить производство высокотехнологической металлопродукции и, соответственно, занять новые сегменты рынка. Я имею в виду технологии и оборудование для непрерывной разливки и внепечной обработки стали, включая системы “ковш-печь” и вакууматор. Сюда же можно отнести решения, исключающие дискретный прокатный передел (где осуществляются немалые затраты природного газа, что сегодня особенно актуально), – литейно-прокатные модули и установки для прямого получения листа.

Кстати, последняя технология активно внедряется ведущими металлургическими компаниями за рубежом. Так, американская Nucor Corp. построила уже несколько таких линий, каждая из которых эксплуатируется на опытно-промышленном уровне и производит порядка 150-200 тыс.т листа в год.

В.Д.: Дело в том, что в этих проектах используется оборудование, так сказать, “не первой свежести”. Пример – Алчевский МК, владельцы которого направили около $200 млн. на приобретение оборудования по непрерывной разливке стали зарубежного производства. Да, эти МНЛЗ могут быть физически новыми и вполне функциональными, однако заложенные в них идеи являются морально устаревшими на 10-15 лет.

Знаете, когда гражданин Украины приобретает автомобиль зарубежного производства, возраст которого составляет 10 лет, то в целом на развитие нашей страны эта сделка никак не влияет. Но если владелец метпредприятия потратит средства на приобретение дорогостоящей МНЛЗ с технологиями десятилетней давности, то для экономики государства это может обернуться немалыми потерями. Ведь черная металлургия – стратегическая сфера для Украины. И здесь нелишним будет повторить многократно называемые цифры о четверти бюджетных поступлений и 40% валютной выручки, которые приносят стране предприятия ГМК.

У нас очень любят организовывать “бури в стакане”, когда речь заходит о регулировании автомобильного рынка, при этом все “набирают в рот воды”, если поднимается вопрос о схожих мерах по отношению к импорту металлургического оборудования.

М: Но нельзя же запретить ввоз МНЛЗ из-за рубежа?! Тем более если отдельные виды этого оборудования в Украине не производят!

В.Д.: Запретить, конечно, нельзя. А внедрять действенную систему экспертизы импортируемых дорогостоящих оборудования и технологий, особенно для металлургической отрасли – можно и нужно! Невзирая на то, что в нашей стране принят закон о научно-технической экспертизе, эффективной системы как таковой в Украине не существует.

Необходимо также принимать упоминавшуюся систему, стимулирующую владельцев внедрять именно прорывные разработки. Украина – единственная металлургическая держава, где подобных механизмов не существует в принципе. В то же время в государствах – конкурентах нашей страны на мировых рынках металлопродукции на законодательном уровне утверждены разнообразные налоговые льготы для металлургических компаний, которые применяют инновационные решения (в отечественной терминологии – НИОКР, научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки). Речь идет о налоговых скидках, которые позволяют исключать расходы (от 20% до 50%) на НИОКР из базовой суммы налогообложения. Кроме того, за рубежом инновационно развивающиеся предприятия вправе претендовать на различные льготные кредиты, дотации и субсидии; к ним применяется порядок ускоренной амортизации основных фондов. Причем данный процесс очень жестко контролируется со стороны госорганов той или иной страны.

В Украине всего этого попросту нет. Было бы – владельцы украинских метзаводов увидели бы свой интерес в том, чтобы за счет экономии на налогах развивать свои производства путем создания и внедрения новых и прорывных технологий. При подобном сценарии проблема медленных темпов модернизации нашей черной металлургии решается намного легче.

М: А как может быть разрешено противоречие между частными предприятиями и государственными институтами, о котором Вы упоминали? Какой интерес государству финансировать деятельность ученых, чьи разработки предназначены для частных хозяйственных обществ? И зачем последним тратить время на инновационное развитие за счет отечественных разработок, если все это можно купить за рубежом?

В.Д.: Понимаете, самое сложное звено в инновационной деятельности (от идеи до готовой продукции) – это создание пилотных образцов разработки. Здесь присутствует психологический барьер (“продукта еще нет, он существует только на словах или бумаге, так почему я должен тратить деньги уже сейчас?”) и определенный фактор риска (“может ведь получиться, что новшество на функциональном уровне не оправдывает моих надежд; зачем платить?”). С учетом этого бизнес, как правило, “не горит” особым желанием финансировать пилотные образцы.

Но это противоречие вполне разрешимо. Помимо оговоренной уже системы стимулирования частных предприятий, необходимо конкретное участие государства. Иными словами, на стадии создания пилотных образцов главную поддержку именно прорывным технологиям и оборудованию должно оказать государство из бюджетных средств. А банк таких прорывных разработок вполне можно создать на базе либо Минобразования и науки, либо Минпромполитики.

Далее, пилотные образцы необходимо патентовать в развитых странах (иначе возможна “утечка идеи”). В государствах дальнего зарубежья один такой патент обходится в $10 тыс. Для НИИ и академических институтов – это большие суммы, однако госбюджет вполне может потратиться, если речь идет об уникальных образцах.

М: Получается, что эти разработки будут принадлежать государству? Но что это изменит в деле внедрения инноваций?

В.Д.: Со временем разработки могут передаваться владельцам метпредприятий, в т.ч. и на оплатной основе.

М: Я так понимаю, Вы вновь предлагаете модель прогрессивного развития, которую ранее олицетворял Инновационный фонд?

В.Д.: Да, но с одной очень существенной поправкой. Эта модель и этот фонд сегодня крайне необходимы для Украины. По нашим подсчетам, для создания и внедрения новейших разработок только для черной металлургии необходимо аккумулировать до 1 млрд.грн. в год. Другое дело, что нельзя повторять прежние ошибки. Бывший Инновационный фонд, называя вещи своими именами, просто растащили, средства из него целевым образом практически не тратились.

Новый фонд необходимо создавать на совершенно иных организационных принципах и условиях контроля за его финансовой деятельностью. Учреждать и контролировать его должны общественные организации, связанные с осуществлением научной деятельности. При этом структура функционирования фонда должна быть полностью прозрачной для соответствующих государственных органов Украины.

В.Д.: Это как посмотреть. Если развивать металлургическую отрасль в прежнем русле – то подобные объемы финансирования нереальны. Но стране ведь необходимо думать о том, чтобы реальностью стали те программные установки, о которых не раз заявляли наши лидеры, – вступление в ЕС, например. Чтобы реализовать данную программу, необходимо существенно повысить уровень экономического развития в стране (иначе в Европейский Союз нас не примут). А сделать это можно за счет обеспечения рыночного успеха в стратегических отраслях народно-хозяйственного комплекса! Не буду напоминать о том, какое место среди этих отраслей занимает черная металлургия Украины, и с какой продукцией она в массе своей выходит на внешний рынок…

А вообще вопрос об источниках финансирования подобного фонда является дискуссионным. Часть необходимых средств действительно можно предусмотреть в госбюджете. Свою долю могли бы вносить и промышленные предприятия. Причем размеры отчислений здесь могут быть жестко увязаны с инновационной деятельностью на каждом конкретном заводе и комбинате – в сторону понижения или нулевой ставки таковых для тех предприятий, которые активно финансируют создание и внедрение прорывных технологий.

М: Не возникает ли в таком случае еще одно противоречие – между системой налоговых льгот для внедрения инновационных решений на метпредприятиях и фискальными, по сути, отчислениями в фонд инновационного развития?

В.Д.: Нет, эти системы вполне могут дополнять друг друга. Главное, чтобы разработку соответствующих законодательных документов поручили специалистам в отрасли – ученым и производственниками, которые концентрируют свои коллективные опыт и знания в общественных организациях, подобных нашему МНТС. Народные депутаты со всеми своими помощниками, будь они хоть семи пядей во лбу, надлежащим образом эту работу не выполнят. Мы не хотим повторения истории с теми законами, которые после принятия становятся мертворожденными, из-за несовершенства содержащихся в них нормативных положений.

М: Вы обращались в органы власти с какими-либо конкретными предложениями относительно нормативного урегулирования инновационной деятельности в стране?

В.Д.: Сегодня мы сформулировали задачи такого развития и обосновали их. И на данном этапе для нас важно то, что представители ряда металлургических предприятий согласны с ними. В последующем, думаю, после выборов в Верховную Раду мы обратимся в несколько парламентских комитетов с инициативой насчет соответствующих законопроектов. Хочу подчеркнуть, что здесь важны не столько потенциальные объемы финансирования будущей системы инновационного развития страны, сколько принципиальное согласие госорганов на ее создание.

Беда в том, что подобной системы не существует вообще. Ведь когда научное учреждение со своими проблемами “насчет внедрения” обращается к вышестоящим организациям, ему рекомендовали и рекомендуют “работать с хозяевами индивидуально”. А владельцы метпредприятий не спешат идти на довольно затратное сотрудничество с авторами прорывных технологий. В лучшем случае украинские разработчики внедряют на предприятиях свои инновации под ограниченные объемы финансовых ресурсов. Осуществлять масштабные инновационные проекты владельцы метпредприятий попросту не заинтересованы, и упрекать их в этом (при отсутствии законодательных стимулов) особого смысла нет.

Фискальные преференции, предоставляемые исполнителям НИОКР за рубежом

Владимир Найдек, академик НАН Украины, д.т.н., проф., директор ФТИМС НАН Украины; Виктор Дубоделов, член-корр. НАН Украины, д.т.н., проф., зав. отделом ФТИМС НАН Украины

О некоторых отечественных разработках в области внепечной обработки и непрерывной разливки стали, имеющих прорывной характер

Ниже приведено краткое описание нескольких инновационных разработок, осуществленных в киевском Физико-технологическом институте металлов и сплавов (ФТИМС) НАН Украины с указанием эффектов от их внедрения в производство и необходимых инвестициях для последнего.

Металлургический процесс с рециркуляцией шлака

Суть. Наибольший эффект в ресурсосбережении и повышении качества металла связан с глубокими структурными изменениями сталеплавильного производства. К ним относится применение новых технологических схем производства чугуна и стали с возвращением в металлургический цикл отработанных жидких шлаков, направляемых в отвал (несмотря на наличие в них значительных запасов тепла и полезных компонентов в виде оксидов железа, кальция, магния, а также металлической фазы). Сталеплавильный шлак можно использовать в качестве флюса и носителя железа и марганца для аглодоменного и сталеплавильного производств, а также как рафинирующий шлак для внепечной обработки чугуна и стали и как носитель физического тепла. В зависимости от технологического процесса, в котором применяют шлак, для достижения желаемого эффекта необходима регенерация его свойств, которая осуществляется путем присадки корректирующих добавок, нагрева, усреднения по составу и температуре, рафинирования от нежелательных примесей. Для этого в металлургический цикл включаются новые агрегаты – шлаковые миксер и реактор.

По схеме с двумя агрегатами наиболее полно могут быть проведены окислительная обработка шлака в миксере и восстановительная в реакторе. При необходимости могут быть осуществлены подогрев шлака и присадка извести, флюорита и других материалов.

По второй, менее капитальной схеме, основной поток отработанного жидкого шлака пропускают через реактор, направляя его после восстановительного рафинирования на грануляцию, а также после нагрева и дополнительной корректировки состава на внепечную обработку чугуна и стали.

Эффекты. При комплексном использовании шлаков из миксера и реактора выход жидкой стали возрастает до 4%, а количество “свежих” шлакообразующихся материалов сокращается в 2,5 раза. Энергоемкость процесса получения стали с регенерацией шлака на 9,2% ниже, чем при традиционной технологии. Кроме того, разработанные технологические схемы позволяют снизить в 1,4-1,6 раза выход шлака и сократить занятую отвалами площадь, что приводит в свою очередь к дополнительным эффектам природоохранного характера.

Инвестиции. По оценочным данным, для внедрения технологии и оборудования системы рециркуляции шлака в одном сталеплавильном цехе необходимы финансовые вложения в размере 75 млн.грн.; основные затраты придутся на строительство шлаковых миксера и реактора. Срок окупаемости: 1,5-2 года.

Апробация. В промышленном исполнении данная технологическая схема полностью не реализована. В отдельных компонентах схожие разработки Днепродзержинского индустриального института испытывали на МК “Криворожсталь”, но они не получили развития по причине высокого износа футеровки. (Выпускаемую из кислородного конвертера сталь обрабатывали шлаком без использования процесса рециркуляции последнего.)

Внепечная обработка стали в промковшах с применением плазменных и вакуумных сред

Суть. Одним из наиболее эффективных и распространенных способов рафинирования различных марок стали является ее циркуляционное вакуумирование с помощью вакууматоров разной конструкции. Основным недостатком этих способов является снижение температуры стали при обработке, что не позволяет в полной мере использовать технологические возможности процесса вакуумирования.

Во ФТИМС НАН Украины разработан способ, предусматривающий вакуумирование металла в камере с индукционным нагревом и одновременным термокинетическим воздействием на расплав загубленной в него плазменной струей. Плазмотрон устанавливается на днище промежуточного ковша под погруженной в жидкий металл вакуумной камерой. В качестве плазмообразующих газов используется аргон, азот или их смеси.

Эффекты. Такое техническое решение позволяет:

Указанные технология и оборудование исключают необходимость в промежуточном оборудовании типа “ковш-печь”. В данном случае промежуточный ковш обретает черты активного металлургического оборудования, которое заменяет собой другие методы внепечной обработки стали.

Инвестиции. Оценочные затраты на строительство и ввод в эксплуатацию одного промковша для вакуумирования стали с плазменно-индукционным нагревом расплава составляют около 1,5 млн.грн. Срок окупаемости: не более 1 года.

Апробация. В промышленном исполнении данная технологическая схема не реализована.

Непрерывная разливка стали с применением магнитодинамических промежуточных ковшей

Суть. Специалистами ФТИМС НАН Украины и ДонНТУ предложена новая концепция развития технологии и оборудования для непрерывной разливки стали. В ее основу заложена идея создания МНЛЗ нового поколения, в составе которой функции промежуточного ковша выполняет магнитодинамический миксер-дозатор черных металлов, разработанный ФТИМС НАН Украины.

С обычным промежуточным ковшом связан целый ряд проблем. Главная из них заключается в том, что истечение стали из промковша в кристаллизатор в традиционном промежуточном ковше осуществляется под действие металлостатического напора. Это обуславливает очень высокие скорости поступления стали в кристаллизатор МНЛЗ, в результате чего возникают серьезные проблемы, связанные с необходимостью снятия теплоты перегрева. Кроме того, возникает опасность размыва корочки формирующейся заготовки, одновременно существенно повышается неоднородность последней и возникают ликвационные явления. В сумме это приводит к ухудшению качества литой заготовки. Для устранения указанных негативных явлений при получении литых заготовок из высококачественных марок стали, как правило, применяют системы электромагнитного торможения потоков жидкой стали в кристаллизатор МНЛЗ. Однако подобные разработки западного производства обходятся довольно дорого (например, стоимость системы электромагнитного торможения фирмы АВВ составляет около $1 млн.).

Дополнительные проблемы возникают и с применением в промковшах стопорных/шиберных затворов, которые отличаются недостаточной надежностью в плане сроков эксплуатации и не исключают возможности прорыва металла из ковша (по расчетам специалистов США, один такой прорыв обходится метпредприятию в $200 тыс.).

Учитывая названные проблемы современных процессов непрерывной разливки стали, замена традиционных промежуточных ковшей новым автономным многофункциональным магнитодинамическим агрегатом (включает индукционную канальную печь и электромагнитный насос) представляется технически и экономически обоснованной и целесообразной.

Эффекты. Применение магнитодинамического промежуточного ковша (МДН-ПК) предоставляет возможность:

Инвестиции. Финансовые вложения в строительство одного магнитодинамического промковша (в случае микропроизводства стали) составят порядка 1 млн.грн. Срок окупаемости: 1,5-2 года.

Апробация. Возможность применения указанного агрегата при непрерывной разливке стали была подтверждена в ходе отработки технологии электрошлаковой наплавки композитных валков прокатных станов на ЗАО “НКМЗ”. При этом магнитодинамический миксер-дозатор, включенный в комплекс оборудования для вышеуказанной технологии, обеспечил индукционный подогрев, выдержку, регулируемое перемешивание легированной стали под действием электромагнитных сил и управляемую электромагнитную выдачу заданных доз жидкого металла в электрошлаковый катализатор.

В настоящее время в ДонНТУ и ФТИМС НАН Украины разрабатывается новая концепция создания высокотехнологичных МНЛЗ для отечественных мини- и микропроизводств, в т.ч. создаваемых на базе имеющихся литейных заводов типа “Центролит”. В состав создаваемого комплекса оборудования входит и МДН-ПК.

В свое время подобную систему внедряли на металлургическом заводе японской корпорации Kawasaki Steel. Однако здесь применили “половинчатое” решение – традиционный промковш был дополнен только индукционной печью, но не электромагнитным насосом.

“В некоторых академических, отраслевых и учебных институтах Украины, где превалирует тематика металлургического профиля, имеются разработки, соответствующие мировому уровню или превосходящие его. Однако для создания на этой основе пилотных образцов прорывных технологий и оборудования необходимы значительные объемы финансирования, обеспечить которые не в состоянии ни разработчики, ни заинтересованные министерства (МОН и Минпромполитики Украины). И решение этой проблемы сегодня возможно только в случае консолидации усилий государственных научных организаций и частных металлургических предприятий. Ускоренному созданию масштабных прорывных разработок, скажем, в области сталеплавильного комплекса могло бы поспособствовать, к примеру, создание проблемных лабораторий двойного подчинения (предприятию и министерству).

Кроме того, необходимо внедрять действенные механизмы по созданию корпоративных научно-технических центров (НТЦ) внутри структуры украинских метпредприятий – аналогично практике зарубежных металлургических корпораций. Подобные НТЦ, во-первых, ускорят освоение принципиально новых разработок с учетом специфики конкретного предприятия. Во-вторых – займутся решением проблем, связанных с практической реализацией программ реконструкции и модернизации металлургических мощностей (сегодня эти проблемы обусловлены резким сокращением количества и численности государственных научных организаций металлургического профиля).

Необходимо отметить и то, что существующая в Украине система выдачи разрешений на строительство и ввод в эксплуатацию объектов металлургии, в которых предусматриваются крупные инновации, связана с затратами времени на согласование, сопоставимыми со строительством и вводом в эксплуатацию таких производств. Эту систему необходимо срочно менять в сторону ее упрощения.

Для решения названных и некоторых других задач сегодня крайне необходимо совершенствовать законодательную базу, ориентированную на регулирование металлургического комплекса страны, причем с активным участием производственников и ученых от отрасли. В частности, необходимо обновить либо создать заново законодательные акты, касающиеся налогового стимулирования научно-технического перевооружения частных предприятий сталеплавильного комплекса Украины. В первую очередь, такое стимулирование может применяться с учетом внедрения на метпредприятиях ресурсо- и энергосберегающих технологий, ускоренного вывода из эксплуатации мартеновских печей, увеличения объемов непрерывной разливки стали, разработки литейно-прокатных модулей и др.”.