Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины

Проанализированы и обобщены пути энергосбережения в черной металлургии Украины. Приведены перспективные инновационные разработки в сталеплавильном производстве Украины....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Найдек, В.Л., Тарасевич, Н.И., Корниец, И.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104336
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины / В.Л. Найдек, Н.И. Тарасевич, И.В. Корниец // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 3-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104336
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1043362016-07-09T03:01:42Z Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины Найдек, В.Л. Тарасевич, Н.И. Корниец, И.В. Проанализированы и обобщены пути энергосбережения в черной металлургии Украины. Приведены перспективные инновационные разработки в сталеплавильном производстве Украины. Проаналізовано та узагальнено та шляхи енергозбереження в чорній металургії України. Наведено перспективні інноваційні розробки в сталеливарному виробництві України. The ways of energy saving in ferrous metallurgy of Ukraine are summarized and analyzed. We present perspective innovations in steel production in Ukraine. 2009 Article Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины / В.Л. Найдек, Н.И. Тарасевич, И.В. Корниец // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 3-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104336 658.5:669.1 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Проанализированы и обобщены пути энергосбережения в черной металлургии Украины. Приведены перспективные инновационные разработки в сталеплавильном производстве Украины.
format	Article
author	Найдек, В.Л. Тарасевич, Н.И. Корниец, И.В.
spellingShingle	Найдек, В.Л. Тарасевич, Н.И. Корниец, И.В. Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины Металл и литье Украины
author_facet	Найдек, В.Л. Тарасевич, Н.И. Корниец, И.В.
author_sort	Найдек, В.Л.
title	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины
title_short	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины
title_full	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины
title_fullStr	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины
title_full_unstemmed	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины
title_sort	инновационные пути энергосбережения в черной металлургии украины
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104336
citation_txt	Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины / В.Л. Найдек, Н.И. Тарасевич, И.В. Корниец // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 3-9. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT najdekvl innovacionnyeputiénergosbereženiâvčernojmetallurgiiukrainy AT tarasevični innovacionnyeputiénergosbereženiâvčernojmetallurgiiukrainy AT kornieciv innovacionnyeputiénergosbereženiâvčernojmetallurgiiukrainy
first_indexed	2025-07-07T15:14:01Z
last_indexed	2025-07-07T15:14:01Z
_version_	1837001596989341696
fulltext	МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 3 Ключевые слова: энергосбережение, черная металлургия, инновационные разработки, металло- продукция Найдек В. Л., Тарасевич Н. И., Корниец И. В. Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев ИННоВацИоННые пуТИ эНергосбережеНИя В черНой меТаЛЛургИИ уКраИНы уДК 658.5:669.1 Черная металлургия Украины, предприятия ко- торой в основном находятся полностью в частной собственности, тем не менее вносит важнейший вклад в экономику страны, являясь по сути бюд- жетообразующей отраслью. Как видно из табл. 1, доля валютных поступлений составляет 45 %; доля металлопродукции в ВВП – 27 %. Вместе с тем, отчетливо видны отрицательные факторы: затраты энергоресурсов – до 20 %, а физи- ческий износ основных фондов – до 70 %. Высокий показатель экспорта (80 %) горно-металлургическим комплексом получен преимущественно за счет продажи сырья, полуфабрикатов и заготовок. В табл. 2 показаны внутренние структурные проанализированы и обобщены пути энергосбережения в черной металлургии Украины. приведены перспективные инновационные разработки в сталеплавильном производстве Украины. Таблица 1 средние показатели состояния черной металлургии украины (2005-2007гг.) показатели объем, % Доля экспортируемой металлопродукции 80 (IV место в мире) Доля в валютных поступлениях страны от экспорта металлопродукции 45 Рентабельность реализованной металлопродукции 14 Доля продукции ГМК в ВВП 27 Доля расхода энергоресурсов страны 10-20 Физический износ основних производственных фондов 70 Таблица 2 основные показатели металлургической отрасли в украине (2007 и 2008 гг.) показатели ежегодного производства 2007 г. млн. т (%) 2008 г. млн. т (%) Кокса 20,4 19,5 Чугуна 35,6 31,5 Стали, в том числе: 42,8 37,1 мартеновской 19,2 (44,86) 15,3 (41,24) конвертерной 22,0 (51,4) 20,2 (54,4) электростали 1,6 (3,7) 1,6 (4,3) объем непрерывной разливки стали 14,7 (34,3) 14,6 (39,3) Проката, в том числе: 36,2 31,5 труб 2,6 2,5 метизов 0,39 0,3 Экспорт металлопродукции 32,2 29,8 Импорт металлопродукции 2,8 3,2 Внутреннее потребление 11,0 8,8 4 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 недостатки металлургической отрасли. Так, весь- ма значительной остается доля производства мартеновской стали (в мире в среднем 14 %, а в Украине – 40 %); низкими темпами увеличивает- ся количество стали, разливаемой непрерывно (в мире в среднем – 90 %, в Украине – менее 40 %); очень низкий объем производства электростали (в мире в среднем – 35 %, в Украине – 4 %). Эти внутренние недостатки отрасли объясня- ются тем, что наряду с высокой долей экспортируе- мой полуфабрикатной продукции ГМК в последнее время увеличивается импорт и снижается внутрен- нее потребление металлоизделий. На основе отечественных научно-технических разработок и зарубежного опыта определены пути, по которым нужно добиваться энергосбере- жения в черной металлургии Украины. Эти меро- приятия известны металлургам. Хотя некоторые из них требуют значительных финансовых затрат, государственные органы в сотрудничестве с част- ными хозяевами должны сосредоточиться на ре- шении многих таких проблем. Наряду с этим, в ряде случаев возникает во- прос, каким путем идти дальше. Для примера остановимся на перспективе развития стале- плавильного производства Украины. На рис.1 показано, что сквозной расход энергии при выплавке 1 т стали в электроду- говых печах более экономичный, чем в марте- новских печах и кислородных конвертерах [1]. однако многие наши металлургические пред- приятия в будущем хотят провести замену мар- теновского производства именно кислородны- ми конвертерами, а не электропечами. Наши оценки показывают, что это неэкономичный путь. Энергозатраты на сталь определяются, в первую очередь, расходом жидкого чугуна в шихтовке плавки стали, а он самый большой в кислородно-конвертерном производстве. А материальные затраты при переходе с марте- новского на кислородно-конвертерный пере- дел соответствуют масштабам капитального строительства. Электроэнергии в Украине достаточно, она даже экспортируется. А электродуговые сталеплавильные печи (например, по процессу «Consteel») можно применять не только на мини- заводах, но и на интегрированных (то есть с до- менным производством) предприятиях, рис. 2. На рис. 3 показаны схема и принцип работы электродуговой установки «Consteel». По инфор- мации зарубежных разработчиков, это оборудо- вание может успешно работать в непрерывных металлургических процессах в сочетании с до- менным производством чугуна и утилизацией тепла отходящих газов за счет подогрева сталь- ного лома [2, 3]. Из мировой практики известно, что процесс «Consteel» уже применяется на 30-ти металлургических предприятиях: в США – 9, Ки- тае – 10. Вопрос замены мартеновского производства другим сталеплавильным переделом на укра- инских металлургических предприятиях должен быть решен путем независимой государственной экспертизы, а не только по желанию хозяев, зача- стую иностранцев. рис.1. Энергозатраты (Э, кг условного топлива) на полу- чение 1 т стали: ЭП – в электросталеплавильной печи (5 % чугуна в шихте); КК – в кислородном конвертере (75 % чугу- на); МП – в мартеновской печи (56 % чугуна) рис. 2. Перспективный путь замены мартеновского производства стали электросталеплавиль- ным на интегрированном предприятии э МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 5 ной разливки стали, если использовать магнито- гидродинамические устройства в качестве проме- жуточных ковшей таких установок (рис. 5). Это исключительно интересное решение, которое стало возможным, когда ученые созда- ли МГД-насос для жидкой стали, где обеспечи- ваются управляемый индукционный подогрев расплава и бесконтактное изменение расхода в широких пределах подачи его в кристаллиза- тор. На базе таких устройств можно также созда- вать машины непрерывного литья совершенно нового типа, которых нет за рубежом. Напри- мер, очень большие преимущества можно полу- чить, если применить МГ-ПК в горизонтальных установках непрерывной разливки слябовых заготовок (рис. 5, в) и валковой разливки тон- кого стального листа (рис. 5, г) с последующим освоением литейно-прокатных комплексов на основе этих технологий. Находясь в центре Европы, Украина может получить серьезные преимущества за счет рас- ширения своих транспортных возможностей. Ведь железнодорожный транспорт должен обе- спечивать 40 % грузовых и 70 % пассажирских перевозок в Украине, а общая длина железнодо- рожных путей страны составляет 22,7 тыс. км. Перспективные задачи для развития желез- нодорожного транспорта Украины следующие: увеличение скорости движения в 2,0-2,5 раза до уровня стран Западной Европы; повышение на 30–35 % грузоподъемности движущихся со- ставов; снижение себестоимости обслуживания железнодорожных путей и составов. Сегодня эти задачи трудно решить, так как 70 % путей требует ремонта и замены, а ежегодно ремон- тируется только 1 тыс. км при стоимости этих работ 30 млн. долларов. Сегодняшняя ситуация может существенно измениться к лучшему, если в производстве же- лезнодорожных рельсов использовать сталь ми- кролегированных марок, которая разработана в НАН Украины [5] и прошла успешные испытания. Использование микролегированной стали обе- спечило: повышение в 2,0-2,5 раз надежности и эксплуатационного ресурса рельс; расшире- ние путей скоростного движения и возможность повышения грузоподъемности; уменьшение в 1,5-2,0 раза затрат на обслуживание железно- дорожных путей. Похожая ситуация сложилась в Украине и с производством железнодорожных колес, а ведь потребность в них для капитального ремонта со- ставляет около 100 тыс. шт в год. В Украине про- изводятся только цельнокатаные колеса, а Ниж- неднепровский трубопрокатный завод, будучи монополистом, воплощает сложную схему (рис.6, а) изготовления колес и по очень высокой стоимости. А ведь за рубежом для транспортных перевозок ши- роко используются литые колеса взамен цельнока- таных. Например, в Канаде их 90 %, в США – 40 % (рис. 6, б). В НАН Украины разработана и испытана На рис. 4 показано, что значительные преиму- щества в энергосбережении можно получить при внедрении непрерывной разливки стали. В зави- симости от способа непрерывной разливки и по- следующего передела можно уменьшить энерго- затраты при получении тонкого листа в 1,5-8,0 раз на 1 т продукции [4]. Совместным решением Министерств промыш- ленной политики, образования и науки, а также Национальной академии наук Украины создан и уже четыре года функционирует Межведомствен- ный научно-технический совет по проблемам внепечной обработки и непрерывной разливки стали. Ученые и ведущие специалисты отрас- ли уже сформулировали для внедрения 10-ти и опытно-промышленной проверки 13-ти концеп- туальных инновационных предложений для мо- дернизации отечественной металлургии. В этих предложениях речь также идет о существенном повышении эффективности установок непрерыв- рис. 4. Энергозатраты (Э, кг условного топлива) при производстве 1 т тонкого листа по различ- ным технологическим схемам: 1 – при разливке стали в слитки с последующей прокаткой; 2 – при разливке стали на слябовой МНЛЗ с охлаждени- ем слитков до нормальной температуры и с по- следующей прокаткой; 3 – при разливке стали на слябовой МНЛЗ и передачей слябов горячи- ми для последующей прокатки; 4 – при разливке стали на тонкослябовой МНЛЗ; 5 – при разливке стали непосредственно на тонкий лист на валко- вой МНЛЗ и холодной прокатке рис. 3. Электродуговая печь по процессу «C��-C��- STELL»: 1 – подача лома (400-600 °С); 2 – фурма для ввода кислорода; 3 – фурма для ввода углеро- досодержащих материалов; 4 – отверстие для уда- ления шлака; 5 – подача чугуна (1300 °С); 6 – жид- кая ванна стали (1570-1590 °С); 7 – электроды 6 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 ние себестоимости стали на 235 USD/т. Его нужно внедрить на отечественных предприятиях. Как известно, металлурги производят не толь- ко металл, но и шлак. Для того чтобы получить качественный металл, нужно умело использовать жидкий шлак, содержащий помимо тепла много ценных компонентов. А в конце технологической цепочки жидкий расплав шлака отправляют в от- вал, создавая тем самым потери тепла и материа- лов (табл. 3). В НАН Украины предложена новая технологи- ческая схема металлургического процесса с ре- циркуляцией жидких шлаков, то есть путем со- хранения и последующего использования ценных компонентов и тепла. Для этого должны быть до- новая технология (рис. 6, в) производства литых колес из микролегированной стали, которые имеют ресурс такой же, как и цельнокатаные, а стоимость их в 1,5 раза меньше. При необходимости освоения запасов нефти и газа на Черноморском шельфе для этой цели при- дется увеличивать масштабы производства в Украи- не бурильных и обсадных труб. Такой опыт получения высокопрочных и более дешевых труб нефтяного сортамента специалисты НАН Украины в свое время приобрели на Азербайджанском металлургическом заводе в Сумгаите (рис. 7). Применение микроле- гированной азотом стали 32ХГ2САФ вместо стали 38ХНМ (1,45 % �i; 0,25 % Mo) обеспечивает: повыше- ние в 2,5 раза эксплуатационного ресурса; уменьше- а в б г рис. 5. Многофункциональные магнитодина- мические промежуточные ковши (МД-ПК): а — схема непрерывной разливки стали; б — ком- плекс полунепрерывной разливки; в — горизон- тальная непрерывная разливка стали; г — вал- ковая непрерывная разливка стали МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 7 полнительно установлены шлаковый миксер и ре- актор (рис. 8), в которых проводятся физико-хими- ческие операции регенерации жидких шлаков. Преимущества такой рециркуляционной схе- мы представлены в табл. 4, а отдельные этапы ее проверены на Алчевском меткомбинате и «Азов- стали». Задача в том, чтобы внедрить ее в полном объеме и тогда получить полный эффект энерго- сбережения. Для этого должны быть решены ключевые условия развития науки и инноваций для ГМК Украины: в а б рис. 6. Производство железнодорожных колес: а – про- изводство цельнокатаных колес (НДТЗ); б – производство колес под давлением в графитовые формы (США); в - про- изводство колес под регулируемым давлением по газифи- цируемым моделям (ФТИМС НАН Украины) рис.7. Высокопрочные трубы нефтяного со- ртамента (бурильные и обсадные) 8 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 - определить приоритетные направления, по которым достигнут или превышен мировой уро- вень (путем инвентаризации или создания бан- ка данных разработок научных организаций), и обеспечить максимальную концентрацию на них финансовых средств и материальных ресурсов; - создать полигоны для ускоренной доводки прорывных разработок до промышленного ис- пользования; - изменить существующие схемы формиро- вания и управления научными программами на такие, которые многократно были проверены Характеристика шлаков Значение Удельный выход, кг/т: − − − доменных; сталеплавильных; рафинировочных 400-600 150-250 5-45 Ценные компоненты: − − − − − физическое тепло, кг у.т.; металлическая фракция, %; минеральная часть, %; железо и марганец в связанном состоянии; оксиды легирующих элементов Cr, W, V, Ti 70 8 50 Ca�; 11 Mgо   Вредные примеси: − − сера в виде CaS, MnS, FeS; фосфор в виде Р 2 о 5   Таблица 3 Характеристика металлургических шлаков рис. 8. Принципиальная схема утилизации сталеплавильных шлаков с использованием шлаковых миксера и реактора: 1 — плавка в конвертере; 2 — выпуск стали из конвертера; 3 — слив конечного шлака; 4 — торкретирование футеровки конвертера; 5 — обработка шлака в миксере; 6 — слив миксерного шлака; 7 — обработка шлака в реакторе; 8 — слив шлака из реактора; 9 - выпуск метал- лопродукта; 10 — слив шлака в заливочный ковш; 11— выпуск чугуна из доменной печи; 12 — скачи- вание шлака; 13 — слив шлака в сталеразливочный ковш; 14 — слив шлака после разливки стали МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 9 лению финансовых преференций исполнителям научно-исследовательских работ. Среди таких преференций: - исключение из базовой суммы налогообло- жения затрат на НИР и оКР - или предоставление специальных льготных кредитов; - предоставление субсидий и дотаций малым и средним предприятиям на проведение НИР и оКР; - ускоренная амортизация основных средств. Такие перечни преференций от имени метал- лургов были направлены в Верховную Раду Украи- ны двух последних созывов, однако эти вопросы, к сожалению, остались не решенными. при реализации крупных проектов в атомной, ра- кетной, других областях оборонного комплекса и в которых предусматривались большие права и ответственность руководителей за конечный ре- зультат; - разработать систему реальной защиты соз- данной интеллектуальной (научной) собствен- ности и обеспечить права непосредственных ее разработчиков на реальное и весомое вознаграж- дение, а не мифическое. На наш взгляд, стремясь выполнить ключевые условия развития науки для ГМК Украины, полез- но использовать зарубежный опыт по предостав- агрегат Технологическая операция Доменная печь шихтовка Сталеплавильная печь шлакообразование взамен части извести; получение синтикома Заливочный ковш десульфурация и дефосфорация чугуна Разливочный ковш десульфурация стали Промковш и кристаллизатор МНЛЗ защита металла от окисления Гранулятор грануляция Таблица 4 Направления использования регенерированного шлака 1. Найдек В. Л., перелома В. А., Котиди К. Г. и др. Состояние стале- плавильного производства Украины и возможные пути его модер низации // Металл и литье Украины. - 1995. - № 7-8. – С. 2-7. 2. Новые технологии выплавки стали в дуговых печах // Бюлле- тень «Новости черной металлургии за рубежом». – 2009. - № 2. – С. 31-32. 3. Успехи технологии «C��STEEL» и расширение ее применения в Европе// Там же. – 2009. - № 2. – С. 33-35. 4. Сафонов В. Энергосберегающая электрометаллургия// Металл. - 2005. - № 8. - С. 36-38. 5. Бабаскин Ю. З., Шипицин С. Я., Кирчу И. Ф. Конструкционные и специальные стали с нитридной фазой. – Киев: Наук. думка, 2005. - 371 с. НАйдеК В. Л. Інноваційні шляхи енергозбереження в чорній металургії України Проаналізовано та узагальнено та шляхи енергозбереження в чорній металургії України. Наведено перспективні інноваційні розробки в сталеливарному виробництві України. Naydek V. L. Innovative ways of energy saving in the ferrous metallurgy of Ukraine The ways of energy saving in ferrous metallurgy of Ukraine are summarized and analyzed. We present perspective innovations in steel production in Ukraine.

Инновационные пути энергосбережения в черной металлургии Украины

Institution

Ähnliche Einträge