Разработка схемы производства стали и определение основных технико-экономических показателей
Исходные данные
Состав чугуна (вес %): С — 4.8, Si — 0.85, Mn — 0.75, P — 0.24, S — 0.08
Температура чугуна, °С — 1315
Емкость конвертера, т — 300
Введение
После распада СССР в России осталось около 60 % предприятий черной металлургии. Проблемы, возникшие после распада СССР, в основном волновали отрасль в 1991 году. В течение 1992 года хозяйственные связи были в целом восстановлены. Объемы производства и потребления черных металлов в России стабилизировались к середине 1993 года [2].
Потенциал черной металлургии России определяется производственными мощностями, позволяющими производить (млн. т. год) [3]: готовый прокат 67 сталь 94 чугун 61 кокс 34 товарная железная руда 103. По прогнозу Комитета РФ по металлургии, в 1993 году будет произведено 42,8 млн. т готового проката. Но сегодня 50 % проката и 60 % стали производится в России на устаревшем оборудовании. В 1992 году 51,5 % стали изготавливалось мартеновским способом, 34,5 % конвертерным, 14 % электросталеплавильным. По прогнозам Комитета по металлургии, в 1993 году эти показатели почти не изменятся. К тому же более 76 % стали разливается в слитки, что ведет к перерасходу энэргоресурсов на сумму $ 210 млн. в год [2].
В целом наша черная металлургия характеризуется следующими особенностями [3]:
· повышенная материало- и энергоемкость производства;
· значительный износ основных производственных фондов, превышающий в целом по отрасли 50 %, а по ряду предприятий 70 %, невысокий технический уровень производства и связанные с этим качество и конкурентоспособность продукции;
· несбалансированность подотраслей и отдельных переделов, особенно из-за разрыва связей по межотраслевой и внутриотраслевой кооперации сырья и полуфабрикатов;
· крайне неудовлетворительная экологическая обстановка в регионах с металлургической промышленностью.
Основная масса металлургической продукции в России производится по несовременной технологии на морально и физически устаревшем оборудовании, технический уровень которой соответствует шестидесятым годам [3]. Вследствие этого продукция имеет повышенную материало- и энергоемкость.
Распад единого металлургического комплекса особенно остро сказался на минерально-сырьевой базе. В России отсутствуют месторождения и предприятия по добыче марганцевых и хромовых руд, основные запасы которых находятся на Украине и в Казахстане. Недостаточна сырьевая база огнеупорной промышленности [3].
Из-за большого количества устаревших основных фондов металлургия наносит значительный ущерб окружающей среде — 400 – 450 млрд. руб (цены 1992 г.) [3].
Из-за высоких таможенных пошлин, протекционистских мер и высокой конкуренции практически не поддаются расширению рынки сбыта в Западной Европе, Северной и Центральной Америке. Высокая ресурсоемкость производства при недостаточно высоком уровне качества обусловливают низкую конкурентоспособность большинства видов готовой продукции, и на мировом рынке может конкурировать только 10 – 15 % готовой металлопродукции: электротехническая сталь (частично), арматурная сталь, легированный сортопрокат, рельсы, судовая листовая сталь и некоторые другие, а также полуфабрикаты (чугун, заготовка для передела, горячекатанные рулоны) [3].
Можно выделить следующие основные технологические направления работ по модернизации производства [1,3]:
· комплексное использование сырья;
· более глубокое обогащение руд, максимально возможная переработка накопленного и образующегося металлического лома с целью снижения энергетических затрат;
· совершенствование структуры сталеплавильного производства путем замены мартеновских печей на современные сталеплавильные агрегаты с разливкой стали на МНЛЗ;
· минимизация издержек производства, включая транспортные расходы на перевозку сырья и готовой продукции;
· организация производства отдельных видов металлопродукции, снижающих удельную металлоемкость национального дохода, включая холоднокатаный лист, коррозионно-защищенные металлические изделия, холодногнутые профили и др.;
· повышение качества стальной заготовки (содержание химических элементов в узких пределах, бездефектная поверхность, качественная макро- и микропродукция.
В относительно краткосрочной (10 – 20 лет) перспективе наиболее предпочтительными будут конвертерный и электросталеплавильный процессы [1].
В переходный период часть стали будет выплавляться в мартеновских печах. Здесь возможны два параллельно идущих процесса: реконструкция мартеновских печей в прямоточные агрегаты и возврат к классическому мартеновскому процессу без использования кислорода или с весьма ограниченным его применением. При этом длительной перспективы эти процессы не имеют. Идут попытки поиска решений вписать в существующие здания мартеновских цехов конвертеры и электропечи при их соответствии самым современным требованиям, а также разработать новый конкурентоспособный сталеплавильный агрегат (например, уже функционирующая в США технологическая схема типа: плавильный агрегат — установка внепечной обработки — установка получения заготовки малого сечения — прокатный стан) [1].
Комитет по металлургии подготовил проект "Национальной программы технического перевооружения и развития металлургии России". В течение 1993 – 2000 гг. проектом предусмотрена ликвидация мартеновского производства с заменой его конвертерным и электросталеплавильном на заводах в Челябинске, Магнитогорске, Новокузнецке и в Нижнем Тагиле. На других предприятиях будет происходить частичная замена оборудования, что должно увеличить долю производства конвертерной стали к 2000 году до 52 % [2].
Все сталеплавильное оборудование, включая конвертеры, электросталеплавильные печи, установки внепечной обработки стали и машины непрерывного литья заготовок, намечается изготовить на отечественных машиностроительных предприятиях и заводах ВПК. По импорту предполагается приобрести лишь электронную и гидравлическую аппаратуру для автоматизированных систем [2].
Выполнение национальной программы облегчит создание отраслевого банка, который уже получил лицензию и приступает к работе. Однако не решены еще многие финансовые проблемы отрасли. Предприятия требуют индексировать оборотные средства и просят изменить установленный Минфином порядок выделения бюджетных средств по фактическому освоению капитальных вложений, который противоречит существующему порядку предоплаты счетов за материалы, ресурсы и услуги [2].
Серьезной проблемой остаются недостатки службы сертификации и стандартизации, а также неэффективное функционирование таможенного контроля и портовых хозяйств (в конце 1992 года более миллиона тонн металлопродукции скопилось в портах или брошено на подходах к ним) [2].
За первое полугодие 1993 года инвестиции в отрасль составили 242 млрд. рублей, ожидается, что к концу года они увеличатся до 510 млрд. рублей. В 1992 году они составили 61,7 млрд. рублей [2].
Предприятия уже не ждут помощи из госбюджета, а обеспечивают себя сами, используя прибыль, коммерческие и льготные кредиты. Однако мощности по производству проката и труб в 1992 году были загружены всего на 72 процента. Поэтому большую роль для отрасли играют инвестиции в машиностроительный, нефтегазовый и военно-промышленный комплексы, поскольку это обеспечивает спрос на продукцию [2].
Существенным является тот факт, что 75 % средств на выполнение национальной программы у производителей есть (69,9 % — свои средства, 5,1 % — иностранные инвестиции и коммерческие кредиты). Единственной просьбой к государству остается просьба об отсрочке по платежам таможенных пошлин. Это связано со спецификой пуска нового оборудования, для подготовки которого требуется около года. За счет такой отсрочки отрасль будет иметь недостающие 25 % средств на выполнение национальной программы [2].
Но все эти планы и ожидания могут быть перечеркнуты при введении свободных цен на энергоносители. Как показывают расчеты Комитета РФ по металлургии, повышение цен на уголь и энергоносители более чем в три раза приведет к серьезному кризису не только в черной металлургии, но и во многих отраслях [2].
В 1992 году приватизацией было охвачено большинство предприятий отрасли (171 отчитавшееся из 221). Около 70 % предприятий (92 из 221) выбрали второй ее вариант (51 % акций принадлежит персоналу). Остается пока не достигнутой главная цель приватизации: она не способствует стабилизации производства и не обеспечивает роста производительности труда. В Комитете РФ по металлургии считают, что существующее законодательство не дает возможности органам федеральной исполнительной власти оказывать влияние на процессы акционирования подведомственных предприятий. Основным средством государственного влияния комитет видит сохранение в федеральной собственности на 3 года контрольного пакета акций и выпуск при эмиссии акций этих предприятий "Золотой акции". При этом комитет намерен представлять интересы государства по акциям, закрепленным в федеральной собственности [2].
Разработка технологической схемы производства стали марки 35Г2
1. Характеристика марки стали 35Г2 [7]
Химический состав: С Si Mn P S Cu Cr Ni0,31-0,390,17-0,371,4-1,8,0,035,0,035,0,30,0,30,0,30.
Назначение — валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки, фланцы, коленчатые валы, шатуны, болты, кольца, кожухи, шестерни и другие детали, применяемые в различных отраслях машиностроения, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости.
Технологические свойства: температура ковки, °C: начала — 1200, конца — 800.
Свариваемость — РДС, необходимый подогрев и последующая термообработка, КТС, требуется последующая термообработка.
Обрабатываемость резанием при HB 156 – 207 Ku тв. спл. =0,85, Кu б. ст. = 0,65 Флокеночувствительность — чувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости — склонна.