Состояние и перспективы реструктуризации мартеновских производств Украины
Артефакт
Алексей Смирнов, Владимир Сафонов, Донецкий национальный технический университет
Состояние и перспективы реструктуризации мартеновских производств Украины
Вначале этого десятилетия объемы выплавки мартеновской стали в Украине несколько возросли после спада металлургического производства, который наблюдался в стране в конце 1990-х годов. При этом мировая конъюнктура цен на металлопродукцию создала благоприятные условия для эксплуатации имеющихся в резерве отечественных метзаводов мартеновских печей. Как результат, сегодня в нашей стране мартеновское производство функционирует на восьми метпредприятиях из тринадцати (в 2006г. этим способом в Украине было произведено 18,2 млн.т стали).
Такие подходы к применению мартеновского способа выплавки стали находятся в полном противоречии с мировыми тенденциями. К завершению XX века от него отказались практически все развитые металлургические страны. (Исключение составляет только Россия, где объемы выплавки стали в мартеновских печах примерно соответствуют украинским, хотя и находятся на более низком уровне).
Конечно, в Украине также прилагались усилия к выводу мартенов из эксплуатации с заменой их на альтернативные сталеплавильные агрегаты. Однако реализованы были единичные из подобных начинаний, и то не в полном объеме. Примером здесь может послужить опыт реструктуризации Днепровского металлургического комбината им. Дзержинского (ДМКД), приходящейся уже на период новейшей истории Украины. Мартеновский цех этого предприятия (в составе 4 печей садкой 250 т и 6 печей садкой 500 т каждая) с годовыми объемами производства около 3,3 млн.т стали был полностью остановлен в 1999г. Тогда же выплавку стали на комбинате перенесли в конвертерный цех, оснащенный двумя 250-тонными конвертерами и двумя шести ручьевыми блюмовыми МНЛЗ. Программа развития конвертерного цеха еще не завершена и предполагает запуск в эксплуатацию установки “ковш-печь”, вакууматора, строительство новых сортовых МНЛЗ и реконструкцию устаревших блюмовых машин.
Но этот случай можно обозначить скорее как исключение. Правилом же для черной металлургии страны являются перманентные заявления о необходимости замены мартенов на современное оборудование для выплавки стали наряду с максимально
насыщенной практикой эксплуатации мартеновских печей.
МАРТЕНОВСКИЕ ГРУППЫ
С определенной степенью условности все металлургические заводы Украины, располагающие мартеновскими производствами, можно разделить на три функциональные группы.
Первая из них представлена крупнейшими металлопроизводителями страны: МК “Запорожсталь”, ММК им. Ильича и Алчевским МК (АМК). Суммарно эти комбинаты производят около 2/3 всей мартеновской стали Украины. Они же являются производителями плоского проката, что в условиях повышения требований к качеству листа делает их продукцию весьма уязвимой в части конкурентоспособности на мировом рынке. Более того, для “Запорожстали” и Алчевского меткомбината мартеновские печи являются единственными сталеплавильными мощностями, а на ММК им. Ильича доля “мартеновского металла” занимает порядка 50% в общих объемах выплавляемой предприятием стали. К этой группе можно отнести и Макеевский металлургический завод, некогда выпускавший более 4 млн.т мартеновской стали в год (в 2006г. объем ее производства составил 1,57 млн.т).
В настоящее время из названных предприятий только Алчевский МК реально решает проблему реструктуризации своего мартеновского производства. Соответствующая программа предусматривает строительство нового кислородно-конвертерного цеха (ККЦ). Максимально возможная годовая проектная производительность этого производства – 6,0 млн.т. стали в год.
Конфигурация конвертерного цеха АМК также предполагает включение в технологическую цепочку двух агрегатов “ковш-печь”, вакууматора и двух двухручьевых слябовых МНЛЗ номинальной производительностью 2,5 млн.т заготовки в год.
Подготовка к реализации указанной программы реконструкции была начата в 2004г., а уже в конце 2005г. в эксплуатацию успешно были введены первые “ковш-печь” и МНЛЗ. Планируется, что к завершению 2008г. сталеплавильное производство АМК будет представлено мартеновским цехом в составе двух двухванных сталеплавильных агрегатов вместимостью 2х300 т и ККЦ в составе двух 300-тонных конвертеров. После завершения строительства третьей МНЛЗ разливка стали в слитки будет прекращена.
Вторая группа металлургических комбинатов с мартеновскими цехами – “Миттал Стил Кривой Рог” (МСКР) и “Азовсталь” -характеризуется тем, что на этих предприятиях имеются мощные конвертерные цеха. На МСКР годовая выплавка мартеновской стали в 2006г. составила 1,87 млн.т (24,5% от общего выпуска этой продукции на предприятии), на МК “Азовсталь” в прошлом году выплавили в мартенах 1,67 млн.т стали (27,8% от общего стального производства комбината).
Можно прогнозировать, что в будущем закрытие мартеновских цехов названных комбинатов произойдет за счет поглощения их сортамента конвертерными цехами. Между тем нельзя не отметить, что конвертерный цех “Миттал Стил Кривой Рог” имеет крайне устаревшую схему выплавки стали с последующей ее разливкой в слитки. Это фактически обеспечивает дополнительный резерв по жидкой стали (в случае применения МНЛЗ) на уровне 15-17%.
Третья группа мартеновских производств Украины представлена “Донецксталь-МЗ” и Нижнеднепровским трубным заводом. Каждое из этих предприятий выпускает менее 1 млн.т стали в год.
Мартеновский цех завода “Донецксталь” в 2006г. выплавил 0,95 млн.т стали. Примечательным является то обстоятельство, что 0,59 млн.т стали было разлито на вертикальной слябовой МНЛЗ, построенной еще в 1960г. При всем том на сегодня не известна реальная программа замены мартеновских печей завода на более эффективные плавильные агрегаты. Проблемы с разработкой стратегии реструктуризации, видимо, связаны с тем, что “Донецксталь-МЗ” владеет доменным цехом (две печи), что накладывает дополнительные условия по использованию достаточно большого количества жидкого чугуна. А дополнительным отрицательным фактором следует считать неудачное географическое положение завода, территория которого прилегает к центральной части Донецка.
Что касается Нижнеднепровского ТЗ (0,75 млн.т мартеновской стали в 2006г.), то для этого предприятия уже утвердили программу технического развития. Согласно последней к 2010г. здесь соорудят дуговую сталеплавильную печь (ДСП) с массой плавки 160т взамен имеющихся мартеновских печей, работающих скрап-процессом. Кроме того, в состав нового производства войдут двухпозиционная “ковш-печь”, вакууматор и две МНЛЗ для разливки круглой стальной заготовки. Номинальное годовое производство такого электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) составит 1,32 млн.т.
МАРТЕНОВСКИЕ РИСКИ
Собственно опыт реструктуризации сталеплавильного передела Алчевского металлургического комбината лишний раз подтверждает целесообразность полной замены мартеновского цеха на конвертерный. Однако здесь присутствует одно важное “но”.
На первый взгляд, именно создание эквивалентного по объемам производства конвертерного цеха с двумя или тремя плавильными агрегатами вполне может выступить в качестве альтернативы мартеновским печам. Это позволит использовать существующий на заводе промышленный ресурс по производству жидкого чугуна и обеспечить заготовкой имеющиеся прокатные цехи. Однако мартеновские печи работают, как правило, на металлической шихте, состоящей из примерно 50% жидкого чугуна и 50% металлического скрапа. Соответственно, при создании конвертерного цеха эквивалентной мощности возникает значительный дефицит жидкого чугуна (поскольку в шихте для конвертера его доля составляет 85-90%), который невозможно покрыть без существенного наращивания объемов производства в доменном цехе и повышения уровня потребления топливно-энергетических ресурсов.
Это противоречие фактически удорожает саму реконструкцию металлургического завода и существенно ограничивает возможности проектов по замене мартенов в режиме “без остановки производства”. Но, по большому счету, проблема решается увеличением финансирования на соответствующую реструктуризацию мартеновских цехов Украины. “Ключевых сомнений” в ее необходимости как таковой быть не должно в принципе. Аргументы “за реструктуризацию” существуют и приводятся как с точки зрения эффективной экономики метпредприятий, так и с позиции восприятия ими современных технологий сталеплавильного производства.
В случае с экономикой металлургии ситуацию с масштабной эксплуатацией мартеновских производств в Украине однозначно следует трактовать как негативную. Следствием ее развития вполне может стать еще один кризис производства стали в Украине. Его причины вполне очевидны:
• снижение конкурентоспособности металлопродукции на фоне повышения требований к ее качеству;
• прогнозируемый рост цен на энергоносители, в первую очередь на природный газ, широко потребляемый при выплавке стали мартеновским способом.
Но эти соображения широко известны и не раз озвучивались на публике руководством метпредприятий и представителями различных властных структур. По мнению авторов статьи, именно второй случай (технологическое несовершенство мартенов) следует воспринимать в качестве наиболее серьезной угрозы интересам отечественной черной металлургии, в т.ч. и в плане ее коммерческой жизнеспособности. Конечно, сейчас эта угроза существует потенциально, но уже в среднесрочной перспективе она имеет все шансы обрести вполне реальные очертания.
Известно, что украинские металлургические предприятия нацелены на постоянное развитие экспортного потенциала своей продукции. Решение данной задачи сегодня практически невозможно без внедрения методов рафинирования стали на установках “ковш-печь” и ее разливки на высокопроизводительных МНЛЗ. Эта технологическая схема уже давно задекларирована во многих международных стандартах, регламентирующих качество заготовки. И в них, как правило, не оговорена выплавка стали в мартеновских печах и ее разливка в слитки. Следовательно, существующая в мире система стандартов на металлопродукцию (в своем развитии) способна возвести труднопреодолимые барьеры для экспорта продукции украинских металлургических заводов и комбинатов, производящих мартеновскую сталь.
Именно невозможность эффективного совмещения дискретного процесса выплавки стали в мартеновских печах (с учетом их большого количества в одном цехе) с квазинепрерывным процессом литья на высокопроизводительных МНЛЗ и будет служить основным мотивом замены мартеновских печей на современные сталеплавильные агрегаты. Свою роль в этом также сыграет повышение требований к экспортному потенциалу заготовки и металлопродукции.
Процесс замены мартенов на конвертеры и/или электропечи в черной металлургии страны может затянуться еще на 10-15 лет -при благоприятной конъюнктуре внешних рынков стали и проката и приемлемых расценках на сырье, топливно-энергетических ресурсы и расходные материалы. Однако в случае очередного резкого повышения цен на энергоносители (природный газ, кокс и т.п.) и падения мировых цен на заготовку/металлопродукцию крупные украинские производители мартеновской стали почти наверняка столкнутся с экономическим кризисом, последствия которого “на мартенах” преодолеть смогут далеко не все из них.
ЭФФЕКТИВНАЯ РЕСТРУКТУРИЗАЦИЯ МАРТЕНОВСКИХ ЦЕХОВ: ОПЫТ РОССИИ
В отличие от метпредприятий Украины, в соседней России ни один крупный металлургический комбинат (за исключением МК “Уралсталь”, г. Новотроицк) не имеет в составе действующих мартеновских печей (МП).
Особо интересным в данной связи представляется результат реструктуризации такого гиганта, как Магнитогорский металлургический комбинат (ММК). Несколько десятилетий назад на этом предприятии ежегодно выплавлялось более 16 млн.т мартеновской стали на 34 МП. Пуск в начале 1990-х годов конвертерного цеха (два конвертера с массой плавки 380т каждый, две двухручьевые слябовые МНЛЗ) обеспечил ММК годовое производство стали в объеме 5 млн.т, что привело к остановке большей части МП. В 2000г. был пущен в эксплуатацию конвертер №3 и слябовые МНЛЗ №3 и 4, что позволило вывести производство на уровень 10 млн.т/год.
Последующая реструктуризация мартеновского производства выполнялась с целью обеспечения сортового производства качественной заготовкой. Для этих целей с 2004г. в мартеновском цехе ММК были пущены две пяти ручьевые сортовые МНЛЗ (производительность 1 млн.т заготовки в год каждая), две установки “ковш-печь” и две ДСП с массой плавки 180 т на каждом из агрегатов. Проектная производительность одной ДСП – 2 млн.т. Также планируется строительство еще одной слябовой МНЛЗ.
В конечном счете объем производства стали на Магнитогорском меткомбинате достигнет 14 млн.т при 100%-й разливке на МНЛЗ. В принципе, это даже несколько превысит рекордные объемы производства заготовки, зафиксированные на старом мартеновском переделе и при разливке стали в слитки. Примечательной особенностью реконструкции ММК является тот факт, что сохранение баланса жидкого чугуна и металлолома на комбинате удается достигнуть за счет новых электросталеплавильных печей.
По схожей схеме выполнена реструктуризация сталеплавильного производства и на Череповецком металлургическом комбинате группы “Северсталь”. В ходе осуществления соответствующей программы был остановлен крупный мартеновский цех, а его производство было частично перенесено в конвертерный цех. Кроме того, на комбинате реконструируется электросталеплавильный цех, который выплавляет более 2 млн.т стали в год.
После завершения реконструкции ЭСПЦ на предприятии будет достигнут баланс в объемах производства стали из металлолома и жидкого чугуна, а также обеспечена загрузка прокатных мощностей. Отметим также, что создание современных ЭСПЦ в структуре крупных комбинатов с полным циклом имеет еще одно значимое преимущество. Такие цехи могут использовать в своей шихте жидкий чугун, что уменьшает длительность плавки и повышает качество выплавляемого металла.