- •1. История развития и современное состояние сталеплавильного производства
- •1.1. Этапы развития сталеплавильного производства
- •1.2. Современный этап сталеплавильного производства
- •2. Физико-химическая характеристика сталеплавильных процессов
- •3. Шлаки (см файл л_б1_шлаки)
- •Физико-химические константы элементов, наиболее часто встречающихся при выплавке стали
- •Основные химические реакции и их тепловые эффекты
- •1) Окисление фосфора в атмосфере:
- •2) Окисление монооксидом железа шлака во время плавки:
- •3.2. Шлакообразование
- •4. Шлаковые системы
- •5. Распределение компонентов между металлом и шлаком
- •6. Основные реакции сталеплавильного процесса
- •6.1. Окисление углерода
- •6.2. Окисление кремния
- •6.3. Окисление марганца
- •6.4. Окисление фосфора
- •7. Газы в сталях
1.2. Современный этап сталеплавильного производства
Сталь как конструкционный материал обладает комплексом уникальных физико-технических, технологических и эксплуатационных свойств, что позволяет ей иметь наиболее широкую область применения.
При этом объем производства стали в мире растет из года в год и существенно превосходит объем производства любого другого конструкционного материала.
Так, если в 1974 г. общий годовой объем производства стали в мире достигал 700 млн тонн в год, то в 2004 г. он впервые превысил один млрд. тонн в год. Примечательным для мировой металлургии является также и тот факт, что сегодня сталь производится более чем в ста странах мира.
В табл. 1 приведена динамика производства стали за последние годы в мире в целом и в первой десятке стран.
Таблица 1
Мировое производство стали
Страны
|
Производство стали, млн т
| |||||||||
годы
| ||||||||||
1993
|
1994
|
1996
|
1998
|
2000
|
2002
|
2003
|
2004
|
2005
|
2006
| |
Китай
|
89,5
|
92,6
|
101,2
|
115
|
127
|
181,7
|
220,1
|
280,9
|
349,4
|
418,8
|
Япония
|
99,6
|
98,3
|
98,8
|
93,5
|
106
|
108
|
111
|
112,7
|
112,5
|
116,2
|
США
|
88,8
|
91,2
|
95,5
|
97,7
|
102
|
92,2
|
91,4
|
99,7
|
93,9
|
98,5
|
Россия
|
58,3
|
48,8
|
49,3
|
43,8
|
59,1
|
59,9
|
62,7
|
65,6
|
66,1
|
70,8
|
Южная Корея
|
33,0
|
33,7
|
38,9
|
39,9
|
43,1
|
45,4
|
46,3
|
47,5
|
47,8
|
48,4
|
Германия
|
37,6
|
40,8
|
39,8
|
44,0
|
46,4
|
45
|
44,8
|
46,4
|
44,5
|
47,2
|
Индия
|
18,2
|
19,3
|
23,8
|
23,5
|
26,9
|
28,8
|
31,3
|
32,6
|
40,9
|
44,0
|
Украина
|
32,6
|
24,1
|
22,3
|
24,4
|
31,8
|
34,1
|
36,7
|
38,7
|
38,6
|
40,9
|
Италия
|
25,7
|
26,2
|
23,9
|
25,7
|
26,8
|
26,1
|
26,7
|
28,5
|
29,4
|
31,6
|
Бразилия
|
25,2
|
25,7
|
25,2
|
25,8
|
27,9
|
29,6
|
31,1
|
32,9
|
31,6
|
30,9
|
Итого:
|
508,5
|
500,7
|
518,7
|
533,3
|
597,0
|
650,8
|
702,1
|
785,5
|
854,7
|
947,3
|
Мировое производство
|
731,0
|
729,0
|
748,0
|
777,0
|
845,0
|
885,8
|
945,1
|
1046,3
|
1116,6
|
1239,5
|
Доля 10-ти стран, %
|
69,5
|
68,7
|
69,3
|
68,6
|
70,7
|
73,5
|
74,3
|
75,1
|
76,5
|
76,4
|
Традиционно в мире сталь производится на металлургических предприятиях с различной годовой мощностью (от несколько десятков тысяч тонн до 15-20 млн. тонн в год).
При этом технологический цикл производства металлургического предприятия может ограничиваться как переплавом металлолома и получением полупродукта (заготовка), так и получением стали из железорудного сырья с системой последующего передела в высокотехнологические виды продукции (например, автолист или различного рода машиностроительные профили и т.п.).
Выбор рациональной схемы и стратегии развития металлургического предприятия зависит от целой совокупности взаимосвязанных факторов, учитывающих конъюнктуру на мировом и внутреннем рынках, энергетического и транспортного потенциала региона, уровня развития технологии на определенный момент времени и пр.
Последние годы в мировой металлургии отмечается обострение конкуренции при одновременном спаде темпа прироста потребления металла, происходит постепенная замена стратегии концентрации производства стали на интегрированном предприятии в пользу создания компактных и гибких технологических модулей.
Это положение существенно стимулирует интенсивную структурную перестройку отрасли как внутри регионов, так и на металлургических предприятиях.
Отчасти данное обстоятельство объясняет тот факт, что современный этап развития мировой черной металлургии характеризуется, в большинстве случаев, низкой доходностью, обусловленной замедляющимся ростом, возрастающей конкуренцией, избытком производственных мощностей.
В таблице 2 представлено использование производственных мощностей в сталеплавильном производстве различных стран. Обращает на себя внимание тот факт, что за последние годы мировые мощности производства стали увеличились приблизительно на 22,7 %, а коэффициент их использования колеблется в интервале от 75,0 % до 82,4 % (табл. 2).
Основной прирост производственных мощностей происходит в Китае (250 %) и Южной Корее (150 %), некоторое увеличение наблюдается также в странах с развитой металлургией (7 %). Такие темпы роста связаны со значительным инвестированием в черную металлургию. В остальном мире отмечается снижение производственных мощностей.
Избыток производственных мощностей оказывает отрицательное воздействие на конъюнктуру рынка.
На долю десяти стран: Китай, Япония, США, Россия, Германия, Южная Корея, Украина, Бразилия, Индия и Италия приходится более 75% мирового производства стали, при этом с каждым годом роль и значение крупных производителей стали растет.
Так, доля их производства возросла с 69,5 % в 1993 г. до 76,5 % в 2005 г., а в 2006 г. составила 76,4 %. При этом, основное место в мировом производстве занимает Китай, где потребление стали набирает огромные темпы в связи с массовым переносом в страну производственных мощностей западных компаний и реализации большого количества инфраструктурных проектов.
Таблица 2
Использования производственных мощностей
в сталеплавильном производстве различных стран
Страны
|
Коэффициент использования производственной мощности, %
| |||
1990
|
1995
|
2000
|
2005
| |
Китай
|
89,1
|
81,4
|
87,4
|
98,2
|
Япония
|
80,7
|
68,5
|
73,0
|
76,9
|
США
|
84,8
|
93,6
|
86,1
|
81,6
|
Россия
|
95,3
|
66,3
|
80,4
|
81,6
|
Германия
|
84,4
|
83
|
85,9
|
83,3
|
Южная Корея
|
90,6
|
95,1
|
88,5
|
93,2
|
Украина
|
96,1
|
61,2
|
74,3
|
78,4
|
Индия
|
81,1
|
81,2
|
90,6
|
90,6
|
Италия
|
67,3
|
67,6
|
73,8
|
71,9
|
Всего в мире
|
82,4
|
75,6
|
79,7
|
82,0
|
В последние годы развитие мировой металлургии сопровождается следующими явлениями:
− уровень затрат при производстве и реализации металлургической продукции становится определяющим фактором, позволяющим занимать конкурентную позицию на рынке. Лидерами продаж являются заводы, находящиеся в местах с дешевыми энергетическими, трудовыми и сырьевыми ресурсами;
− обострением международной конкуренции (некоторые страны с целью защиты национальных производителей от демпингующих производителей стран СНГ вводят высокие пошлины);
− цикличным характером производства, что приводит к падению отраслевой прибыли;
− развитием процессов слияния и поглощения компаний.
В настоящее время в мировой металлургической практике в укрупненном плане принято различать предприятия полного цикла (металлургические заводы и комбинаты) и металлургические мини-заводы.
Предприятия полного металлургического цикла (интегрированные металлургические заводы) предполагают переработку железоуглеродистого сырья (получение агломерата), получение жидкого передельного чугуна в доменных печах, производство стали преимущественно в кислородных конвертерах, разливку стали, как правило, на МНЛЗ или в слитки, а также систему прокатных станов для получения определенных видов металлопродукции, используемых в строительстве, машиностроении и т.п.
Основным отличием металлургических мини-заводов от предприятий с полным циклом является использование в качестве металлической части шихты, главным образом, металлолома и на некоторых предприятиях металлизованного сырья (окатыши и брикеты).
При этом технологический процесс выплавки стали базируется на современных дуговых сталеплавильных печах (в отдельных случаях в Украине и России выплавка стали осуществляется в мартеновских печах скрап-процессом). Обычно к этой категории относят заводы с объемом производства в пределах 0,4−2,0 млн. т стали в год.