Форматы российской электрометаллургии

Алексей Смирнов, Владимир Сафонов, Донецкий национальный технический университет

За последние 5-7 лет в черной металлургии России четко оформились эффективные стратегии создания современных производств электростали

В 2006г. в России было вплавлено 70,8 млн.т стали (42,5 млн.т в конвертерах, 16,3 млн.т в ДСП и 12,0 млн.т в мартеновских печах). Относительно низкая доля производства электростали (около 23%) сегодня не позволяет говорить о соответствии производственной структуры черной металлургии РФ современному мировому уровню. Вместе с тем нельзя не отметить два важных обстоятельства. Во-первых, начиная с 2005г. объем производства стали в электропечах (ДСП) на российских метпредприятиях, наконец, превысил мартеновский, составив 13,5 млн.т. Во-вторых, на этом россияне останавливаться не собираются. Так, в соответствии с планом развития черной металлургии, который представлен Министерством промышленности и энергетики РФ, к 2015г. предполагается обеспечить рост объемов выплавки в электродуговых печах до 32-35% от общего производства стали. В прогнозных объемах это составит порядка 25 млн.т стали в год.

И сегодня уже можно констатировать – окончательно утвердившись в стратегии вывода мартенов, на метпредприятиях РФ в качестве альтернативы этим агрегатам выбирают не одни лишь конвертеры. Особые надежды здесь возлагают и на электросталеплавильный сектор черной металлургии. При этом перспективное развитие последнего с позиций дня сегодняшнего просматривается, как минимум, по трем-четырем явно выраженным направлениям.

Тренд формируют гиганты металлургии

Основной вклад в динамику развития производства электростали в России до настоящего времени обеспечивали ведущие интегрированные метпредприятия страны. Происходило это за счет ввода в эксплуатацию современных высокопроизводительных ДСП в ходе реализации масштабных программ техперевооружения.

Скажем, на Череповецком МК группы “Северсталь” именно в рамках мероприятий по реструктуризации сталеплавильного производства в ЭСПЦ комбината были пущены две 125-тонные ДСП конструкции фирмы VAI Fuchs (1999 и 2003гг.) производительностью до 2 млн.т жидкой стали в год.

Примером эволюционного подхода к смене системы технологии на интегрированном металлургическом предприятии служит реструктуризация Магнитогорского МК. Начиная с 2004г. на базе мартеновского цеха №1 здесь строят ЭСПЦ годовой производительностью до 4 млн.т жидкой стали в год в составе двух 180-тонных ДСП, двух 180-тонных агрегатов “ковш-печь” с двумя 5-ручьевыми сортовыми МНЛЗ. Это позволяет гармонизировать мощности предприятия по подготовке стального лома и выпуску сортового проката. Производитель оборудования – компания Siemens VAI. В дальнейшем предполагается строительство в цехе еще одной МНЛЗ – слябовой.

Отметим также усилия по данному направлению, которые предприняты и на других крупных предприятиях черной металлургии РФ. Так, в 2004г. были реконструированы 100-тонные дуговые сталеплавильные печи в ЭСПЦ Новокузнецкого МК. Примерно в тот же период проведены технические и технологические мероприятия по повышению производительности ЭСПЦ на металлургических комбинатах “Мечел” (г. Челябинск) и “Уралсталь” (г. Новотроицк).

Примечателен и такой момент – все ДСП интегрированных меткомбинатов РФ предусматривают возможность применения жидкого чугуна в шихте. Это повышает технические показатели электроплавки и позволяет при необходимости получать низкое содержание примесных элементов в готовой стали. Эта же возможность обеспечивает стабильную производительность цеха за счет взаимозаменяемости шихтовых материалов.

В настоящий момент из заметных российских производителей стали только лишь Новолипецкий МК отказался от концепции развития электросталеплавильного производства и закрыл старый ЭСПЦ. Но это как раз то исключение, которое подтверждает правило. В массе своей в результате доукомплектования кислородно-конвертерного производства четырех крупных интегрированных металлургических предприятий России дополнительными электросталеплавильными мощностями производство электростали в стране возросло примерно на 4 млн.т в год в период с 2001г. по 2006г. Ожидается, что уже в 2008г. после освоения нового оборудования на Магнитогорском МК совокупный объем производства электростали на крупнейших метпредприятиях РФ возрастет до 9,5-10,0 млн.т в год.

Некоторые небольшие метпроизводители страны также наращивают производство стали электропечным способом. В 2001-2006гг. определенные мероприятия по модернизации и вводу в строй новых технологических агрегатов в действующих ЭСПЦ продемонстрировали:

• Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК) и завод “Красный Октябрь” – примерно на 500 тыс.т стали в год каждый;

• “Амурсталь” – на 460 тыс.т стали в год;

• Волжский трубный завод – на 350 тыс.т стали в год;

• Златоустовский МК и завод “Электросталь” – примерно на 70 тыс.т стали в год каждый.

Причем именно Оскольский электрометаллургический комбинат сегодня является крупнейшим российским производителем стали в ДСП. В 2006г. это предприятие выпустило более 2,6 млн.т литой заготовки. В настоящее время в состав сталеплавильного комплекса Оскольского ЭМК входят четыре 150-тонных ДСП фирмы Krupp, два агрегата “ковш-печь” фирмы Fuсhs, две установки циркуляционного вакуумирования стали RH (реконструированы в 2004-2005гг. фирмой SMS Mevac). Отделение непрерывной разливки включает четыре 4-ручьевые радиальные блюмовые МНЛЗ производства ЮУМЗ и одну сортовую 6-ручьевую МНЛЗ фирмы Concast.

В ближайшее время здесь планируют дополнительно построить “ковш-печь” и вакууматор RH. В итоге ОЭМК сможет до 90% выплавляемой стали обрабатывать на агрегатах “ковш печь” и около 50% – на вакууматорах. Такой подход фактически обеспечит комбинату устойчивое положение на рынке качественной длинномерной продукции.

Старые мини-миллы активно обновляются

В качестве второго стратегического направления развития производства электростали в черной металлургии РФ выступает замена на ряде предприятий мартеновских печей (работающих скрап-процессом) на ДСП. При этом большинство таких предприятий сохраняют свою специализацию и объемы производства.

В принципе это можно рассматривать как модернизацию старых мини-заводов с заменой мартеновских печей электродуговыми. К таковым проектам реструктуризации относятся следующие.

1. В 2003г. на заводе “Камасталь”, входящем в структуру Мотовилиховских заводов, был построен современный электросталеплавильный комплекс. С пуском в эксплуатацию новой 70-тонной ДСП и выводом мартеновских печей была решена острая для г. Перми проблема по сокращению вредных выбросов в атмосферу – завод расположен вблизи жилых массивов центральной части города.

2. В 2005г. группой “Макси” введена в эксплуатацию первая очередь электрометаллургического мини-милла, построенного на базе Нижне-Сергинского метизно-металлургического завода. В настоящее время проведена замена мартеновских печей и введены в эксплуатацию две современные 100-тонные ДСП номинальной производительностью около 2 млн.т жидкой стали в год. Печи типа Ultimat разработаны компанией Siemens VAI. При этом разливку стали осуществляют на двух 6-ручьевых сортовых МНЛЗ.

Общая выплавка стали на мощностях группы “Макси” составляет 2,3 млн.т в год (3% производства в России).

3. В 2006г. Уральская горно-металлургическая компания ввела в строй новый электросталеплавильный комплекс на металлургическом заводе им. Серова в Свердловской области. Этот проект был заявлен как часть второй стадии реконструкции завода с мартеновскими печами. В состав комплекса входит новая 80-тонная ДСП, поставленная фирмой Danieli.

4. В 2007г. компания “Электросталь России” начала строить новый Златоустовский электрометаллургический завод. Это предприятие будет располагать сталеплавильным цехом в составе ДСП-80, установки “ковш-печь” и универсальной МНЛЗ. Кроме того, на заводе построят прокатный стан 400/280. Все оборудование, кроме МНЛЗ, новое; машина непрерывного литья заготовок уже была в эксплуатации на шведском заводе Outokumpu Stainless.

Трубники создают собственную электрометаллургию

Еще один вариант российской стратегии в отношении электросталеплавильных мощностей можно назвать “узко сегментарным” или “вспомогательным”. Суть его в том, что сейчас в РФ некоторые производственные компании возводят собственные модули по выплавке стали в ДСП – для нужд основных технологических участков. Речь в основном идет о российских производителях труб.

Так, в 2005г. “Объединенная металлургическая компания” (ОМК) на Выксунском металлургическом заводе начала строительство уникального для стран СНГ литейно-прокатного модуля (ЛПМ) по производству штрипса для труб. Этот проект включает отделение подготовки лома, ДСП, АКП, вакууматор, тонкослябовую МНЗЛ и тонколистовой прокатный стан. Производительность первой очереди завода составит 1,2 млн.т в год. Ожидается, что ЛПМ покроет все потребности профильных заводов OMK в сырье для труб малого и среднего диаметра (21-530 мм). Главный поставщик оборудования – компания Danieli.

“Трубная металлургическая компания” (ТМК) тоже уделяет серьезное внимание развитию сталеплавильного цикла на принадлежащих ей Таганрогском металлургическом и Северском трубном заводах. На первом из них пущены в эксплуатацию установка “ковш-печь” и 5-ру-чьевая МНЛЗ для разливки круглой заготовки диаметром 150-450 мм. Выплавка стали по-прежнему осуществляется в трех мартеновских печах, но в ближайшее время их намерены заменить на одну мощную ДСП. После ее пуска годовой объем

Аналогичная схема реконструкции реализуется и на Северском ТЗ, где приняты в эксплуатацию “ковш-печь”, МНЛЗ для разливки круга, а сейчас сооружается ДСП. Собственно после завершения реконструкции все основные предприятия группы (а это еще и Волжский ТЗ) перейдут на прогрессивную схему выплавки, внепечной обработки и разливки стали, которая соответствует международным стандартам.

Заготовка металлолома определяет появление мини-миллов “с нуля”

Наконец, нельзя обойти вниманием и тенденцию запуска технологических модулей и компактных мини-заводов ограниченной мощности по т.н. концепции “с нуля”. В России сегодня активно их строят (или анонсируют соответствующие проекты) с учетом двух определяющих факторов. Во-первых, возводятся такие предприятия в “неметаллургических регионах”, где отсутствуют крупные интегрированные метпредприятия. Во-вторых, все подобные проекты учитывают возможности по сбору металлолома в ареале эффективного функционирования завода.

В этой связи отметим следующее. Предпосылкой развития электросталеплавильного производства в России является огромный потенциал по сбору металлолома. В 2006г. в стране заготовили около 30 млн.т железо-стального лома, из них 13,7 млн.т ушло на экспорт. По оценкам специалистов, рост объема сбора стального лома в ближайшем будущем возрастет до 40-45 млн.т год. Однако количество легкодоступного металлолома сокращается,

Поэтому электросталеплавильные мини-миллы “с нуля” в большинстве своем возводят операторы металлоломного рынка РФ в регионах своей активной деятельности. Их специализация на заготовке лома позволяет в некоторой мере гарантировать стабильное поступление сырьевой составляющей на собственный мини-милл. В частности, металлоломными компаниями России в период 1999-2004гг. были построены такие мини-миллы по производству сортовой заготовки:

• Сулинский металлургический завод в Ростовской области (3-ручьевая МНЛЗ производства Concast SMS, год выпуска 1967);

• Новороссийский электрометаллургический – ООО “Новоросметалл” – в Краснодарском крае (ДСП-25, трансформатор 20 МВА и “ковш-печь” – возраст и изготовитель оборудования не известны, 3-ручьевая МНЛЗ производства Mannesman);

• Фроловский электросталелитейный завод – ЗАО “Волга-ФЭСТ” – в Волгоградской области (ДСП-50, трансформатор 30 МВА производства 1989г. фирмы Tagliaferri, “ковш-печь” 1999г., трансформатор 14 МВА, 3-ручьевая МНЛЗ производства 1975г., фирмы Danieli, с реконструкцией в 1990г.).

Эти предприятия создавались по схеме “минимум затрат”, что предполагает использование технологического оборудования, уже бывшего в эксплуатации в других странах (как правило, с закрытых европейских метпредприятий).

Практика работы таких “новых” мини-миллов практически всегда выявляет серьезную проблему. А именно: ни одно из подобных производств не достигает планируемых эксплуатационных показателей, а концепция применения оборудования “second hand” не оправдывает себя полностью в технологическом плане. Причина кроется в применении изношенного и морально устаревшего оборудования, которое к тому же не гармонизировано между собой. Особо обращает на себя внимание тот факт, что компании, торгующие оборудованием “second hand”, проявляют высокую активность на рынке стран СНГ. (Ранее подобное наблюдалось в Турции и ряде стран Юго-Восточной Азии).

В результате некоторые из владельцев мини-миллов “последней волны” все же приходят к необходимости коренной реконструкции старого и докупки нового оборудования. Так, после выхода из строя печного трансформатора завод “Новоросметалл” был остановлен на реконструкцию. Новое технологическое оборудование поставила итальянская компания STB, что потребовало дополнительных и очень существенных капиталовложений.

Но только после этой реконструкции в 2006г. электросталеплавильный цех новороссийского завода получил в эксплуатацию действительно современную и работоспособную конфигурацию производства. Сейчас предприятие имеет в составе ДСП-50, АКП-50 и 4-ручьевую сортовую МНЛЗ. 40% выпускаемой заводом сортовой заготовки экспортируется (в основном, в Турцию). Чтобы сделать бизнес более доходным, менеджмент компании планирует в 2008г. увеличить объем производства стали до 500 тыс.т в год.

Данный пример можно и нужно рассматривать как предупреждение для тех инвесторов, кто задумывается над минимизацией затрат по аналогичным проектам и “прикидывает под это” варианты с приобретением основных технологических агрегатов категории “б/у”.

Регионы хотят своей электростали

Что касается иных территориальных приоритетов в создании новых российских мини-миллов, то здесь складывается такая ситуация. Особое внимание уделяется регионам, прилегающим к Москве и Московской области. Данная стратегия вполне объяснима, поскольку столица РФ является крупным концентрированным источником металлолома, с одной стороны, и крупнейшим в России потребителем конструкционной стали для строительства – с другой. С учетом этого заявлено несколько проектов строительства аналогичных мини-заводов именно в столичном регионе РФ.

Например, московские власти активно возводят мини-завод в г. Ярцево Смоленской области, который финансируется за счет московского городского бюджета. В 2007г. здесь пустили в эксплуатацию его первую очередь производительностью 220 тыс.т непрерывнолитой сортовой заготовки в год. Состав оборудования: ДСП-25, “ковш-печь”, двухручьевая сортовая МНЛЗ. На разных стадиях проектирования находятся, по крайней мере, еще два мини-милла вблизи от Москвы (“Ока-сталь” с 1 млн.т стали/год в г. Кашира и проект завода с такой же мощностью в г. Обнинск).

Среди других территорий, привлекательных для создания мини-миллов, отметим юг России. Сегодня в г. Шахты приближается к завершению сооружение Ростовского электрометаллургического завода (компания “Электросталь России”). Предприятие имеет удачное географическое положение: доступ к морским и речным портам и хорошую железнодорожную связь. Ростов и область являются крупными источниками стального лома, а электроэнергия с Волжской ГЭС и Волгодонской АЭС поставляет по умеренным ценам.

Предполагаемая производительность этого завода – 1,75 млн.т жидкой стали с последующим переделом в непрерывнолитую заготовку, круглый прокат и катанку. Технологическое оборудование для него поставили компании Concast и Sidermontaggi. Производительность предприятия обеспечит современная ДСП-90 с печным трансформатором 90 MВA. Вторичная металлургия представлена агрегатом “ковш-печь”. Разливка будет производиться на 5-ручьевой радиальной МНЛЗ. Выпуск первой плавки запланирован на середину 2008г.

В принципе, официально задекларировано еще свыше десятка проектов по строительству мини-заводов, преимущественно в европейской части России. Скажем, группа “Макси”:

• намерена соорудить еще две ДСП Ultimat для Березовского и Тольяттинского заводов;

• уже строит в Калужской и Московской областях два мини-завода для производства длинномерных продуктов;

• планирует соорудить в Алапаевске два комплекса для производства 2,5 млн.т плоского горячекатаного проката в год с применением технологии Castrip;

• предполагает построить в Новосибирской области предприятие с годовым объемом выплавки стали в 1,9 млн.т и последующим выпуском длинномерной продукции;

• начинает строительство в Калужской области (90 км от Москвы) мини-завода производительностью 1,6 млн.т стали в год в год.

Однако, на наш взгляд, реализация всего перечня указанных проектов в ближайшие 5-8 лет вряд ли будет осуществлена по целому ряду причин. Главные из них заключаются в необходимости обеспечения этих заводов дешевыми металлоломом и электроэнергией, а также в проблеме с привлечением внешних инвесторов в сферу бизнеса, где налицо – переизбыток производства продукции для внутреннего рынка.

Высокие темпы прироста объемов выпуска электростали в России в целом следует рассматривать как свидетельство высокой конкурентоспособности электросталеплавильного производства страны. Прежде всего, это обусловлено правильным выбором эффективных стратегий функционирования предприятий с электросталеплавильными мощностями.

В частных же случаях можно говорить о “провалах конкурентоспособности”, когда инвесторы проектов строительства мини-миллов “с нуля” отдают предпочтение закупке бывшего в употреблении технологического оборудования. Но это больше свидетельствует все же о малой рыночной эффективности местных машиностроительных компаний. Ведь и новое, и подержанное оборудование для производства стали в формате электрометаллургического мини-завода российские металлурги закупают/заказывают за рубежом.

Мартенам – точно не быть

Общие тенденции перспективного развития комбинатов и заводов черной металлургии РФ

В конце прошлого десятилетия российские метпроизводители переживали крайне тяжелые кризисные явления, приведшие к падению объемов производства стали до 44 млн.т в 1998г. Примечательно в этом всем то, что в указанный период одновременно с падением общего объема производства стали в России наблюдалось также и существенное снижение ее выплавки в мартеновских печах (почти в 2 раза). А при возрождении черной металлургии страны и, соответственно, возрастании объемов выпуска стали в первой половине этого десятилетия уровень ее производства в мартенах практически остался неизменным (около 12-13 млн.т в год).

Большой конвертерный прорыв

Выход российской черной металлургии из кризиса во многом был предопределен благоприятной конъюнктурой мировых рынков металлопродукции, что отличало первую половину 2000-х годов. Однако не менее важную роль здесь сыграла интенсивная модернизация и дооснащение сталеплавильных цехов ведущих металлургических предприятий.

В настоящее время российское производство стали базируется на ее выплавке в мощных кислородных конвертерах. Россия занимает третье место в мире по объемам выплавки конвертерной стали после КНР и Японии. При этом РФ является лидером по количеству сверхкрупных конвертеров: Череповецкий (3х380 т), Магнитогорский (3х380 т), Новолипецкий (2х330 т), Западно-Сибирский (2х330 т) металлургические комбинаты. Кроме того, кислородно-конвертерные цеха с конвертерами емкостью 160 т имеются на Новолипецком, Нижнетагильском, Челябинском и Западно-Сибирском металлургических комбинатах. Следовательно, Россия располагает восемью крупными конвертерными цехами, пять из которых ориентированы на производство плоской продукции.

И только на трех крупных метпредприятиях страны остались действующие мартеновские цеха – это “Уралсталь”, Нижнетагильский и Кузнецкий меткомбинаты. Это вполне позволяет утверждать, что проблема перевооружения сталеплавильного комплекса России и замены мартеновских печей на более высокопроизводительные агрегаты для основных предприятий отрасли решается достаточно успешно. Доля выплавки мартеновской стали в России в общем объеме ее выпуска составляет менее 20% и непрерывно уменьшается за счет замены мартеновских печей на дуговые сталеплавильные печи (ДСП).

В этой связи особенно примечательным выглядит реструктуризация такого гиганта, как Магнитогорский МК, где еще пару десятилетий назад выплавлялось более 16 млн.т мартеновской стали в год при применении 34 мартеновских печей. Вывод мартенов здесь ведется с начала 1990-х годов. В 2000г., когда на комбинате пустили в строй 3-й конвертер, производство стали в ККЦ предприятия составило порядка 10 млн.т/год. Сейчас на “Магнитке” продолжаются работы по выводу мартенов с внедрением взамен мощных ДСП. После их завершения годовой объем производства конвертерной и электропечной стали на комбинате составит порядка 14 млн.т со 100%-й разливкой на МНЛЗ.

По схожей схеме выполнена реструктуризация сталеплавильного производства на Череповецком металлургическом комбинате группы “Северсталь”, в ходе которой был остановлен крупный мартеновский цех, а его производство было частично перенесено в конвертерный цех.

В условиях дефицита железной руды и каменного угля производительность интегрированных заводов РФ, видимо, значительно возрастать не будет. Однако и в этой ситуации в России ежегодно производится свыше 43 млн.т конвертерной стали, что вывело ее на третье место в мире после КНР и Японии.

Интенсивное внедрение МНЛЗ и внепечной обработки стали

Отказ от мартеновского производства – глобальная, но далеко не единственная задача черной металлургии РФ. Не меньше внимания российские металлурги уделяют и вопросам внедрения в производство технологий по внепечной обработке и непрерывной разливке стали.

Только за последние полтора десятилетия установки “ковш-печь” успешно пущены в эксплуатацию в конвертерных цехах Магнитогорского, Череповецкого, Новолипецкого, Западно-Сибирского, Нижнетагильского и Челябинского металлургических комбинатов. Всего же в РФ насчитывается более 45 агрегатов “ковш-печь”, на которых обрабатывается почти 50% российской стали. Это, безусловно, свидетельствует о признании российскими компаниями и экспертами исключительной эффективности данной технологии.

Отметим также, что на метзаводах России работает 21 вакууматор (поставлены преимущественно зарубежными фирмами). Эти вакууматоры способны обеспечить обработку примерно 17 млн.т стали в год. Наиболее современные из них эксплуатируются в кислородно-конвертерных цехах Магнитогорского, Череповецкого, Новолипецкого, Нижнетагильского и Челябинского меткомбинатов.

Конвертерные цеха основных производителей стали в России (Магнитогорский, Череповецкий и Новолипецкий металлургические комбинаты) оснащены в основном слябовыми МНЛЗ производства завода “Уралмаш”. В целом эти машины созданы 20-30 лет назад и на сегодняшний день требуют серьезной модернизации, которая в серьезных же масштабах сегодня и проводится на указанных комбинатах. При этом специалисты Новолипецкого комбината отдают предпочтение МНЛЗ производства Siemens-VAI и НКМЗ, а на Череповецком и Магнитогорском МК ориентируются на российские разработки, которые позволяют модернизировать отдельные узлы и системы машин. Ну а новые производители непрерывнолитых слябов закупают исключительно импортное оборудование от SMS Demag и Siemens VAI.

В целом же в период 1994-2006гг. объемы российской стали, разливаемой на МНЛЗ, возросли в 2,3 раза и составили 38,1 млн.т/год. Ведущие металлургические комбинаты России уже сегодня разливают 100% стали на МНЛЗ. При этом доля использования МНЛЗ в общем объеме разливаемой в РФ стали составляет около 60%. И в России этот показатель совсем не считают высоким, декларируя планы по дальнейшему увеличению объемов непрерывнолитой стальной продукции.