Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ПРОИЗВОДСТВА
СТАЛИ 9
Динамика развития и состояние электросталеплавильного производства 9
Развитие мини-заводов и их роль в производстве электростали 23
Проблема металлолома при выплавке электростали 31
Тенденции производства плоского проката на мини-заводах, определяемые новыми методами непрерывной разливки и их
связь с качеством металлолома. 43
Выводы к главе 1 48
Постановка задачи экономического исследования 51
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВ
НОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ СТАЛИ
НА МИНИ-ЗАВОДАХ 53
Современное состояние и перспективы развития бескоксовых способов производства первичного железа 53
Характеристика и преимущества непрерывного одностадийного жидкофазного процесса Ромелт для внедрения на мини-заводах 65
О возможности внепечного получения стали на базе
непрерывного выпуска чугуна Ромелт в ковш 73
Выводы к главе 2 , 83
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 85
Характеристика объекта исследования - «Белорусский металлургический завод» 85
Разработка технологических схем производства стали 91
Методы оценки эффективности инвестиций 98
Методы определения капитальных вложений по анализируемым направлениям 102
Методика определения затрат исследуемых технологических схем 105
Разработка экономической модели функционирования
сталеплавильного производства 111
Выводы к главе 3 116
ГЛАВА 4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗЛИЧНЫХ СХЕМ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ 118
Анализ альтернативных вариантов использования полупродукта для БМЗ 118
Экономические особенности производства чугуна в агрегате Ромелт с последующим рафинированием в ковше 129
Анализ экономической эффективности проектов реализации
различных схем производства стали на БМЗ 138
Выводы к главе 4 : 162
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 164
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 168
ПРИЛОЖЕНИЯ 170
Введение к работе
Современная мировая черная металлургия характеризуется значительным разнообразием используемых технологий. В - области восстановительных процессов ведущим остается доменный процесс, существующий около 700 лет и позволяющий наращивать мировой металлофонд. В то же время явно наметившаяся в последние 40 лет тенденция к увеличению числа передельных мини-заводов (в настоящее время около 300) вызвала к жизни и другие способы получения металла. Это, в первую очередь, процессы так называемой бескоксовой металлургии, позволяющие вовлечь в производство альтернативные коксующемуся углю природные углеводороды. Вывод из эксплуатации мартеновского способа получения стали вызвал к жизни развитие дуговых подовых отражательных агрегатов - дуговые сталеплавильные печи, количество выплавляемой стали в которых уверенно увеличивается и в настоящее время составляет 33,1 % от ее общего производства.
Вместе с тем неравномерность развития различных стран и регионов, существенные отличия в рынках возможного потребления шихтовых материалов (в т.ч. и металлолома) приводят к возникновению новых проблем, связанных с созданием агрегатов и процессов, отличных от традиционных. Так, в связи с неуклонным ухудшением качества амортизационного металлолома (по некоторым данным содержание меди в нем удваивается каждые 20 — 25 лет), который является основным исходным материалом для производства электростали, перед металлургами встала задача получения чистого, дешевого, транспортабельного металлопродукта. Эта задача в основном решена достаточно хорошо отработанными процессами твердофазного восстановления (Мидрекс и др.), которыми уже сейчас получают более 40 млн. т металлизованного сырья в год. В то же время некоторые принципиальные ограничения, присущие процессам
твердофазного восстановления - потребность в чистой богатой железом руде, невозможность отделения окисной фазы, ухудшение газодинамики в агрегате вследствие слипаемости шихты при повышении температуры для увеличения производительности и др. требуют параллельного развития жидкофазных процессов, способных стать конкурентоспособными с доменным процессом и превзойти его по экологическим характеристикам.
Таким процессом, доказавшим свою жизнеспособность в широкой опытно-промышленной кампании, процессом с хорошо проработанными теоретической, технологической и экономической сторонами является процесс Ромелт. Авторы этого процесса, который в настоящее время практически полностью готов к промышленному внедрению, показали, что при решении проблем, встающих перед практикой металлургии, выход следует искать на путях нетрадиционных подходов.
Каждое конкретное предприятие, развиваясь, встречается с ситуацией, когда требуется принятие кардинальных решений, определяющих его работу на длительный срок. При этом истинное развитие невозможно без отказа от старого и перехода на новые технологии, неапробированные на других производствах, а опирающиеся лишь на теоретические и опытно-промышленные исследования. Такая ситуация в настоящее время созрела в области практического использования процесса жидкофазного восстановления Ромелт. Все существующие основные металлургические переделы - агломерация, коксохимическое и доменное производства, все технологии прямого восстановления, сталеплавильные процессы требуют очень жестких ограничений по химическому и гранулометрическому составам шихтовых материалов. В этом отношении процесс Ромелт проявляет удивительную гибкость, чем выгодно отличается от них. Старые, сложившиеся в пред- и послевоенные периоды процессы подготовки материалов к доменной плавке не отвечают возросшим экологическим требованиям. Ставшая за последние 20-30 лет вполне обычной ковшевая
внепечная обработка стали практически полностью ориентирована на рафинировочные процессы - десульфурация, раскисление, дегазация, удаление неметаллических включений. Между тем, физико-химическая природа сталеплавильных процессов позволяет производить в основных сталеразливочных ковшах и окислительные операции. Подобно тому, как за последние 50 лет металлурги последовательно решили такие глобальные проблемы как доведение до практики кислородно-конвертерного процесса, внедрение ковшевой обработки и непрерывной разливки стали, создание процессов твердофазного восстановления настала пора для поступательного развития процессов прямого получения углеродистого железа в жидком виде, дополняющих доменный процесс. Целью настоящей работы является технико-экономический анализ возможности использования жидкофазного процесса восстановления Ромелт в решении проблем дальнейшего развития и функционирования передельных мини-заводов в условиях рыночной экономики.
В ходе проведения исследования были поставлены и решены следующие задачи:
- на основе анализа современного состояния выплавки стали в дуговых
электропечах на мини-заводах и изучения тенденций производства
металлизованного сырья в твердом и жидком виде, предложены варианты
реконструкции металлургических мини-заводов;
- изучены методологические особенности, обоснованы критериальные
характеристики и основные методические подходы к оценке эффективности
инвестиционных проектов применительно к мини-заводам;
- рассмотрена технология переработки жидкого чугуна Ромелт в сталь в
условиях его непрерывного рафинирования от углерода и фосфора при
выпуске из агрегата в сталеразливочный ковш с последующей доводкой на
установке внепечной обработки стали для условий мини-завода;
- определена экономическая эффективность развития мини-заводов с
применением в технологической схеме агрегата Ромелт, обеспечивающего
использование в шихте электропечей наряду с металлическим ломом
жидкого чугуна и производство стали из чугуна с использованием ковшевого
обезуглероживания. ,л
Объект исследования - производственно-экономическая деятельность металлургического мини-завода, условием дальнейшего развития, которого является выбор эффективных направлений реконструкции.
Предмет исследования — экономическая эффективность технологических схем производства стали, базирующихся на технологии использования жидкого чугуна Ромелт.
Научная новизна работы заключается в том, что автором-комплексно изучены экономико-технологические проблемы современных мини-заводов, определена роль на них дуговых электропечей, выбраны варианты развития мини-заводов, направленные на вовлечение в металлургическую практику нового жидкофазного процесса Ромелт. В частности, разработаны технологические схемы и обоснован состав оборудования, выполнены расчеты производительности агрегатов и капитальных вложений, рассчитаны сквозные и калькуляции себестоимости по переделам производства литой заготовки. В рамках работы экономически обоснован вариант получения стали в сталеразливочном ковше, при его непрерывном наполнении жидким чугуном Ромелт.
Практическая значимость работы состоит:
1. В доказательстве возможности и экономической целесообразности внедрения в технологическую линию передельных металлургических предприятий агрегатов для прямого одностадийного жидкофазного
восстановления с последующей переработкой углеродистого расплава в сталь в сталеразливочном ковше на стендах для окислительного рафинирования и агрегатах внепечной обработки стали. Одновременно возможно использование чугуна Ромелт в шихте дуговых электропечей.
2. В создании адаптированной к условиям мини-заводов модели для оценки экономической эффективности новой технологии, расчета калькуляций себестоимости продуктов по технологическим переделам при различном уровне цен на исходные шихтовые материалы и энергоресурсы.
Полученные результаты могут быть рекомендованы к использованию металлургическими предприятиями, научными и проектными организациями для принятия и обоснования перспектив развития отдельных производств.
Основные материалы диссертационной работы опубликованы в пяти научных статьях, доложены на III международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых «Металл - 2003» (Республика Беларусь, г. Жлобин, 2003 г.) и международной научно-технической конференции, посвященной 20-летию БМЗ (Республика Беларусь, г. Жлобин, 2004 г.).
Диссертация содержит 172 страницы машинописного текста, 52 таблицы, 26 рисунков, 2 приложения, список использованной литературы состоит из 82 наименований.
