Останні десятиліття розвитку світової економіки виявили серйозні глобальні проблеми, пов'язані з виробничою діяльністю людини. Серед них можна відзначити предсказываемую перспективу обмеженості запасів різних природних ресурсів (енергетичних, мінеральних, геохімічних), негативний вплив виробничої діяльності на навколишнє природне середовище, клімат і здоров'я людини. Бездумна, всезростаюча «гонка» зростання промислового виробництва внаслідок макро-економічного дисбалансу сукупних попиту та пропозиції, що супроводжується витягами з надр колосальних обсягів сировинних ресурсів, крім природних криз призводить до фінансово-економічних криз, які болісно переживає глобалізована світова економіка та населення багатьох країн. Світовий виробничий механізм стоїть перед вибором кардинально іншої схеми організації та ведення технологічних процесів для одержання промислової продукції.
Одним з головних компонентів такого нового порядку організації промислового виробництва повинен стати шлях максимального використання вторинних ресурсів. А у світовій чорній металургії, як однієї з провідних галузей економіки в світі, проблема вторинного використання металобрухту – найважливішого вторинного ресурсу – як ніколи актуальна. Сьогодні у світовій металургії вторинний метал становить близько 56% усіх виробів із сталі, в деяких європейських країнах рівень переробки вторинної стали досягає 93-98%, в Україні – до 65%. Таким чином, є величезний резерв по ефективній переробці вторинної сталі, що призведе до істотного зниження навантаження на навколишнє природне середовище та зменшення емісії парникових газів за рахунок зниження необхідного обсягу виробництва агломерату та чавуну при більшому рівні використання металобрухту, скорочення фінансових і енергетичних витрат внаслідок зниження обсягів використання залізорудної сировини і вугілля.
Добре відомо, що великим резервом зростання переробки вторинної сталі є збільшення частки електросталеплавильного виробництва, у якому сировиною може служити до 100% металобрухту. Важливо при виробництві виробів з електросталі оптимізувати сортамент металопродукції, а, найголовніше, мати можливість виробляти спеціальний високоякісний сортовий прокат, який максимально ефективно може бути використаний споживачем металопродукції, іноді у вигляді малотоннажних партій. Звичайно, частка таких сталепрокатних міні-виробництв у світовому виробничому балансі може бути невелика, але їх створення – це один з шляхів збільшення переробки вторинної стали, більш раціонального і ефективного використання металопродукції її споживачами в конкретному регіоні. Це також призводить до збільшення ступеня корисного використання металопрокату та зменшення утворення відходів виробництва, більш ефективного ведення виробничої діяльності.
Потреба регіону в кожному окремому виді металопродукції залежить від наявності споживачів прокату і визначається ситуацією на місцевому ринку. Часто споживачеві необхідні малотоннажні партії – від 1 до 10 т, виробництво яких є економічно не вигідно і технічно не завжди можливо на великих металургійних підприємствах. Вирішенням цієї проблеми є будівництво компактних, гнучких, маневрених і легко переналаживаемых ливарно-прокатних комплексів – металургійних міні-заводів, в яких максимально втілені сучасні технічні та технологічні рішення.
До складу сучасного міні-заводу для виробництва сортового прокату входять дугова сталеплавильна електропіч, агрегат позапічної обробки сталі типу «ківш-піч», вакууматор, машина безперервного розливання і сортовий прокатний стан. В залежності від вимог до готової продукції та обсягів виробництва деякі агрегати можуть бути виключені.
Відсутність металургійних переділів, що передують сталеплавильного виробництва, різко скорочує негативний вплив на навколишнє середовище і робить міні-заводи екологічно безпечнішими порівняно з підприємствами повного циклу за питомими показниками в розрахунку на тонну металопродукції.
Міні-заводи концептуально дозволяють:
• задовольнити на регіональному рівні потреба машинобудівних, будівельних та інших металоспоживаючих підприємств в спеціальному якісному сортовому прокаті (складних фасонних профілів галузевого та спеціального призначення, простих з підвищеними механічними властивостями і спеціальною обробкою поверхні);
• виключити залежність, наприклад, українських підприємств-споживачів від імпорту металопрокатної продукції;
• здійснювати закупівлю металопрокатної продукції малотоннажними партіями під конкретну виробничу програму, не створюючи складських запасів і не «заморожуючи» оборотні кошти.
В концепцію розвитку міні-заводів також закладені наступні принципи:
• скорочення до абсолютного мінімуму числа етапів технологічного процесу – на шляху від отримання рідкої сталі до готового прокату застосовуються тільки ті етапи, які, безумовно, необхідні з точки зору фізики технологічних процесів;
• скорочення до мінімуму затрат енергії – зведення до мінімуму числа стадій технологічного процесу дозволяє покрити потребу в тепловій енергії при прокаті за рахунок надходження тепла розплавленої сталі без будь-якого повторного нагріву металу;
• підтримання суворого сталості температури прокату і швидкості поєднання в потоці за рахунок автоматизації та комп'ютеризації виробничого процесу.
Дана концепція розроблена найбільшим на території СНД інжинірингових центром Укрднтц «Енергосталь» (р. Харків) під керівництвом генерального директора, Заслуженого діяча науки і техніки України, Лауреата державної премії України в галузі науки і техніки, доктора технічних наук, професора Сталінського Д. В. Центром виконані проектні опрацювання та підготовлені техніко-комерційні пропозиції щодо створення спеціалізованих металургійних міні-заводів для переробки металобрухту якісний сортовий прокат широкого сортаменту річною продуктивністю від 50 до 200 тис. тонн у рік.
Роботи Укрднтц «Енергосталь», виконані за останні роки в області створення металургійних міні-заводів: з комплексної проектної документації Центру введено в експлуатацію електросталеплавильний завод ТОВ «Електросталь» (р. Курахове); ведеться проектування Білоцерківського сталепрокатного заводу (Київська область) та ливарно-прокатного комплексу в ВАТ «Волгоцеммаш» (р. Тольятті).
Укрднтц «Енергосталь» виконує роботи щодо створення металургійних міні-заводів з випуску високоякісної металопродукції підвищеної виробничої готовності малотоннажними партіями на умовах «під ключ».
При створенні електрометалургійних міні-заводів Центром розробляються технічні рішення і проектна документація, враховуючи такі аспекти:
• оптимальний обсяг виробництва;
• раціональний розмірний і марочний сортамент продукції;
• оптимальні розміри заготовки;
• технологія, склад і параметри устаткування для виплавки і розливання сталі;
• технологія, склад і параметри обладнання для прокатки сортових профілів;
• економічна ефективність проектів.
Виплавка сталі передбачається в дугових сталеплавильних печах. В якості сировини використовуються:
• до 100% сталевий брухт, в тому числі одержуваний при утилізації відслужили свій термін морських і річкових суден, магістральних трубопроводів, залізничних та стаціонарних цистерн, ємностей для зберігання ПММ;
• металлоотходы, що утворюються в процесі переробки ТПВ (в процесі сортування), автомобільних шин (металокорд);
• металлизованные окатиші або губчасте залізо.
В якості економічно доцільних пропонуються технології деформації безперервної, послідовної і реверсивною прокатки на безперервних, лінійних, послідовних і шахових станах з двох - і трехвалковыми клітями, а також з використанням агрегатів високих обтиснень. Готовий прокат піддається термообробці, необхідної для отримання заданих механічних властивостей.
Для створення економічно ефективних міні-заводів з особливо малими обсягами виробництва використовуються ресурсо - і енергозберігаючі технології на всіх етапах: виплавки і розливання сталі, прокату готового продукту. Економічна ефективність міні-заводів визначається значним платоспроможним попитом на малотоннажну продукцію, її високою ціною і відносно низькою собівартістю прокату за рахунок оптимізації технології і складу обладнання, використанням нових технічних рішень при створенні заводів, що забезпечує відносно швидку окупність будівництва.
Розрахунки показали, що орієнтовна вартість створення пропонованих міні-заводів становить в еквіваленті від $68 млн до $156 млн, термін окупності капітальних вкладень – від 3 до 5 років. Слід врахувати, що зазначені цифри відображають зведення заводів при повній відсутності інфраструктури. Використання майданчиків з існуючими об'єктами інфраструктури (будівлі, споруди тощо) дозволяє істотно знизити капітальні вкладення і збільшити інвестиційну привабливість проектів.
Рудюк А. С., к. т. н.,
Файнштейн А. Л., к. ф.-м. н.,
Кухар Ст. Н.