О глобальных тенденциях развития сталеплавильного производства
Тонны эффективности
Алексей Смирнов, Донецкий национальный технический университет
О глобальных тенденциях развития сталеплавильного производства
В последние годы окончательно сформировалась генеральная тенденция черной металлургии мира, а именно: устойчивый прирост объемов ежегодно выплавляемой стали, зафиксированный еще в конце прошлого десятилетия. Если в 2001г. мировой уровень производства стали составлял 850 млн.т, то в 2003г. он пересек рубеж в 1 млрд.т/год, а по итогам 2006г. достиг отметки в 1,24 млрд.т. Ранее аналитики предпочитали больше говорить о стабильном положении вещей в метиндуст-рии, что подтверждалось 25-30-летней практикой функционирования металлургических производств в основных сталеплавильных регионах мира.
Между тем глобальное увеличение выплавки стали в прошлые годы (особенно это заметно в последние 10-12 лет) определяется в основном ускоренным наращиванием производства в Китае. Свою лепту в эти процессы вносят и такие металлургические страны, как Россия, Индия и Украина, входящие в десятку самых крупных производителей стали. Так, за последние 10 лет производство стал и в России возросло в 1,43 раза, в Индии – в 1,85 раза, в нашей стране – в 1,83 раза.
ПЛЮС КОНЦЕНТРАЦИЯ И МИНУС МАРТЕНЫ
Сегодня превалирующая доля во всемирных объемах производства стали принадлежит ограниченному числу промышленно развитых стран, что наглядно иллюстрируется
следующими данными. Более 2/3 всего объема стали производится 5 наиболее крупными производителями, а 10 ведущих стран выпускают свыше 76% этого продукта. Но даже в главных странах-производителях стали основные мощности по ее выплавке локализуются в достаточно небольших индустриальных зонах. Это объясняется необходимостью обеспечения металлургического производства большими объемами сырья и энергии.
В плане технологии сталь в мире выплавляется главным образом в кислородных конвертерах и электродуговых сталеплавильных печах. Заметные объемы ее производства фиксируются лишь в отношении Украины и России, что следует рассматривать как факт незавершенности процесса модернизации металлургических предприятий.
Глобальная же практика эксплуатации основных сталеплавильных процессов свидетельствует – с начала нынешнего десятилетия наращиваются объемы конвертерного производства. Доля стали, полученной в кислородных конвертерах, уже превысила 2/3 от мирового объема производства этого продукта. Сейчас в мире эксплуатируется свыше 260 конвертерных цехов, имеющих в своем составе около 660 конвертеров. Из них только 19 цехов оборудованы конвертерами емкостью 290-300 т и более. (Как показывает практика, конвертерный цех в составе трех 400-тонных агрегатов может обеспечить годовой объем производства на уровне 10 млн.т).
Примечательно, что в различных металлургических странах позиции конвертерного производства весьма разнятся. В США и Украине, скажем, доля конвертерной стали в общегосударственном объеме ее выплавки составляет около 45% и 49,9% соответственно. В Японии этот показатель фиксируется на уровне 74,4%, а в Китае – около 90%.
Именно КНР задает тон общей тенденции роста выплавки конвертерной стали. Обусловлено это, прежде всего, пуском в стране большого количества новых конвертерных мощностей.
КОНВЕРТЕРНЫЙ ЗАДЕЛ КИТАЯ
Первый конвертный цех в Китае (3 конвертера по 30 т каждый) был пущен в эксплуатацию в 1964г., а в 2005г. объем производства конвертерной стали в КНР превысил 300 млн.т. За эти годы металлургия Китая прошла в развитии три основных этапа:
• создание металлургического комплекса (1962-1979гг.), по завершении чего было достигнуто годовое производство на уровне 37 млн.т стали;
• интенсификация (1980-2000гг.), в конце которой в Китае было выплавлено 128 млн.т стали, что обеспечило ему первое место среди мировых производителей. В тот период в стране были пущены конвертеры с массой плавки 300 т и 250 т (комбинаты Baosteel, Wuhan Steel и пр);
• стремительный взлет (2001-2006гг.), что обеспечило КНР феноменальный результат в 2006г. – 419 млн.т жидкой стали. Фактически сегодня в Китае выплавляется более 44% всей конвертерной стали в мире. А характерной особенностью современного развития сталеплавильного производства в КНР является быстрое увеличение количества конвертеров при их сравнительно небольшой единичной емкости. Хотя в стране в последние десятилетия построили также и ряд конвертерных цехов с агрегатами 200-300 т. Планируется, что в будущем здесь будут строиться конвертеры только с массой плавкой более 120 т.
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС
Другой современный способ выплавки стали – в дуговых сталеплавильных печах (ДСП), на первый взгляд, демонстрирует определенный регресс в сравнении с конвертерным процессом. В последнее десятилетие доля электростали в общемировых объемах выплавки снизилась до 1/3, однако статистика абсолютных значений дает совсем иной результат. Общемировой тоннаж стали, производимой в ДСП, только за последние 12 лет возрос в 1,5 раза. Сегодня в мире, по разным оценкам, функционирует около 1200-1350 ДСП различной вместимости.
На данный момент 11 стран выпускает более 10 млн.т электростали в год каждая, а на совокупную долю этих государств приходится почти 70% всего выплавляемого продукта. Однако, в отличие от ситуации, сложившейся в конвертерном производстве, в секторе электростали отсутствует доминирование одной страны, практически полностью определяющей прирост объемов производства. Здесь в группу ведущих мировых металлургических стран, кроме “традиционных” США, Японии, Италии и Германии, вошли также Индия, Турция, Испания и Мексика.
Современные темпы прироста выплавки стали в ДСП следует рассматривать как свидетельство высокой конкурентоспособности электросталеплавильного производства, что обусловлено научно-техническим прогрессом в части стратегии функционирования и форматов построения соответствующих производств. За последние три десятилетия длительность плавки в ДСП сократилась со 180 мин до 40-45 мин при уменьшении удельных затрат электроэнергии с 630 кВт-час до 340-350 кВт-час на тонну выплавляемой стали. Часовая производительность печи становится основной ее характеристикой и для печей вместимостью 100-200 т и достигает 180-200 т/ч, а мощность печного трансформатора иногда превышает 1 МВА/т.
Развитию процесса выплавки стали в ДСП в значительной мере поспособствовала концепция металлургического мини-завода, получившая быстрое распространение с середины 1980-х годов. Совершенствование и трансформация агрегатов, входящих в состав такого сталелитейного модуля, привели к изменению технологических функций дуговой сталеплавильной печи.
В целом же современный сталелитейный мини-завод представляет собой эффективное технологическое построение с агрегатным составом по следующей линии: ДСП -агрегат “ковш-печь” – вакууматор – МНЛЗ. (В рамках этого построения продолжительность внепечной обработки существенно не ограничена временем нахождения расплава в сталеразливочном ковше. Это позволяет применить ту или иную последовательность технологических операций, а также сгладить возможные диспропорции в производительности плавильного агрегата и МНЛЗ во всем диапазоне режимов работы и сортамента выпускаемой металлопродукции).
НЕПРЕРЫВНЫЙ ТРИУМФ
Наиболее широкое распространение в глобальных масштабах получила технология непрерывной разливки стали. С использованием этой технологии и на более чем 2000 машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) разливается более 91% всей выплавляемой в мире стали. При этом в большинстве металлургических стран доля стали, разливаемой на МНЛЗ, превышает 90-95%, а в части из них она составляет 100%. Исключение составляют такие государства, как Россия, Украина, Индия, Польша и некоторые другие, доля непрерывной разливки в которых значительно ниже в силу продолжающейся реконструкции сталеплавильного комплекса.
Примечательно и то, что свыше 2/3 всех действующих МНЛЗ были сооружены либо реконструированы именно в последние 10-15 лет. А решающими факторами в деле стремительного распространения концепции и технологии непрерывной разливки стали выступили реально достигаемое сокращение объемов инвестиций и срока их окупаемости при строительстве новых цехов и реконструкции существующих.
Собственно, современная МНЛЗ представляет собой высокотехнологичный агрегат, позволяющий:
• практически полностью защитить металл от вторичного окисления,
• осуществлять автоматическое предотвращение прорывов металла,
• улучшать качество внутренней структуры стальной заготовки и др.
В последние годы создатели МНЛЗ стремятся максимально приблизить конфигурацию непрерывнолитой заготовки к конечной продукции. Это обусловило увеличение количества МНЛЗ, позволяющих получать круглую и фасонную заготовки. Следует ожидать, что в ближайшие 10-15 лет прогресс в совершенствовании процесса непрерывной разливки будет достигаться на базе традиционных решений и конструкций МНЛЗ за счет проведения небольших, но глубоких и тонких конструкционных и технологических трансформаций. Новые поколения МНЛЗ будут в максимальной степени автоматизированы и совмещены в своей работе с технологической структурой сталеплавильного цеха, что обеспечит разливку вновь появляющихся марок сталей.
Также отметим, что ведущие мировые производители оборудования для непрерывной разливки, достигнув высоких характеристик работы классических МНЛЗ (разливка сляба, блюма, круга, сортовой заготовки), сконцентрировались на альтернативных концепциях. Речь идет, в частности, о создании литейно-прокатных комплексов, которые выпускают плоскую металлопродукцию, обеспечивая при этом существенный энергосберегающий эффект.
Рейтинг городов с крупнейшими в мире производствами стали
На данный момент в мире существует 14 городов, в которых производится более 10 млн.т стали в год:
1. Шанхай (КНР) – 20,6 млн.т.
2. Дуйсбург (Германия) – 19,5 млн.т.
3. Гвангянг (Южная Корея) – 16,5 млн.т.
4. Аншан (КНР) – 15,7 млн.т.
5. Поханг (Южная Корея) – 15,8 млн.т.
6. Мариуполь (Украина) – 13 млн.т.
7. Магнитогорск (Россия) – 12,5 млн.т.
8. Таранто (Италия) – 11,5 млн.т.
9. Мицушима (Япония) – 11,0 млн.т.
10. Кашима (Япония) – 11,0 млн.т.
11. Череповец (Россия) – 11 млн.т.
12. Фукуяма (Япония) – 10,5 млн.т.
13. Каохсьюнг (Тайвань) – 10,5 млн.т.
14. Кимицу (Япония) – 10,2 млн.т.
По данным института Stahl-Zentrum, Германия
|
Топ-20 стран-производителей стали (млн.т)
|
|||||||
|
|
Страна
|
2006
|
2005
|
2004
|
2003
|
2002
|
2001
|
|
1
|
КНР
|
418,8
|
353,4
|
280,5
|
222,4
|
182,2
|
150,9
|
|
2
|
Япония
|
116,2
|
112,5
|
112,7
|
110,5
|
107,7
|
102,9
|
|
3
|
США
|
98,5
|
94,9
|
99,7
|
93,7
|
91,6
|
90,1
|
|
4
|
Россия
|
70,6
|
66,1
|
65,6
|
61,5
|
59,8
|
59,0
|
|
5
|
Южная Корея
|
48,4
|
47,8
|
47,5
|
46,3
|
45,4
|
43,9
|
|
6
|
Германия
|
47,2
|
44,5
|
46,4
|
44,8
|
45,0
|
44,8
|
|
7
|
Индия
|
44,0
|
40,9
|
32,6
|
31,8
|
28,8
|
27,3
|
|
8
|
Украина
|
40,8
|
38,6
|
38,7
|
36,9
|
34,1
|
33,1
|
|
9
|
Италия
|
31,6
|
29,3
|
28,6
|
27,1
|
26,1
|
26,5
|
|
10
|
Бразилия
|
30,9
|
31,6
|
32,9
|
31,1
|
29,6
|
26,7
|
|
11
|
Турция
|
23,3
|
21,0
|
20,5
|
18,3
|
16,5
|
15,0
|
|
12
|
Тайвань
|
20,1
|
18,9
|
19,6
|
18,8
|
18,2
|
17,3
|
|
13
|
Франция
|
19,9
|
19,5
|
20,8
|
19,8
|
20,3
|
19,3
|
|
14
|
Испания
|
18,3
|
17,8
|
17,6
|
16,3
|
16,4
|
16,5
|
|
15
|
Мексика
|
16,3
|
16,2
|
16,7
|
15,2
|
14,0
|
13,3
|
|
16
|
Канада
|
15,4
|
15,3
|
16,3
|
15,9
|
16,0
|
15,3
|
|
17
|
Великобритания
|
13,9
|
13,2
|
13,8
|
13,3
|
11,7
|
13,5
|
|
18
|
Бельгия
|
11,7
|
10,4
|
11,7
|
11,1
|
11,3
|
10,8
|
|
19
|
Польша
|
10,0
|
8,4
|
10,6
|
9,1
|
8,4
|
8,8
|
|
20
|
Иран
|
9,8
|
9,4
|
8,7
|
7,9
|
7,3
|
6,9
|
|
|
Всего в мире
|
1239,5
|
1139,6
|
1068,9
|
970,0
|
904,0
|
850,5
|
|
ИСТОЧНИК: По данным IISI, Бельгия
|
|||||||