Мини-заводы: второе дыхание тяжелой промышленности. Часть 1.
Металлургическая гигантомания ХХ века в нынешнем столетии обещает перерасти в стремление к сокращению производственных площадей, финансовых и энергозатрат, минимизации необходимого оборудования при параллельном повышении качества продукции. Данные принципы идеально реализуется на примере функционирования миниметаллургических заводов (ММЗ). Учитывая масштабы металлургического наследства, в Украине существуют условия для поднятия убыточных крупных предприятий, путем выделения из их структуры наиболее конкурентоспособных подразделений.
Производственная необходимость
С 70-х гг. ХХ ст. стали появляться мини-заводы мощностью от 200 до 500 тыс. т в год (арматурная сталь и проволока), которые стали вытеснять заводы полного цикла. В бывшем СССР также были построены два мини-завода: в Белоруссии и Молдавии, которые успешно эксплуатируются и в наши дни. За этими заводами последовало строительство мини-заводов по производству сортового проката. И, наконец, в 1989 г. появился первый мини-завод "Ньюкор" (г. Хикмен, США) по производству полосовой стали.
В настоящее время в мире функционирует свыше тысячи мини-заводов, доля которых в мировом производстве стали, составляет примерно 16–20%. Только в США действует около 60 предприятий подобного типа общей мощностью около 25 млн. т стали в год.
Сейчас в промышленном масштабе действуют преимущественно литейно-прокатные комплексы типа CSP (continuous strip production-непрерывное производство полос) конструкции Шлоеманн – Зимаг, Германия и отчасти типа ISP (in line strip production-поточное производство полос) конструкции Маннесман-Демаг, Германия. Для мини-заводов в США было очень важно завоевать нишу рынка таких толщин проката, прокатывать которые было нерентабельно на традиционных НШПС. Мини-заводы начали интенсивно осваивать производство листа толщиной порядка 1 мм. Примером комбинированного мини-завода может служить, завод "Huta Czestochowa" (Польша) в составе которого было 9 мартеновских печей. После реконструкции данное предприятие стало современным мини-заводом с годовым объемом производства до 1,0 млн. т горячекатаного листа и цельнотянутых труб.
Среди главных преимуществ мини-заводов находятся:
• низкие удельные капиталовложения и короткий строительный цикл;
• простая, компактная и гибкая технология;
• простое и надежное оборудование с малой массой и энергоемкостью.
Особенностью мини-завода является тесная связь всех производственных операций, включая плавление стали, непрерывную разливку и прокатку, а при необходимости контроль, зачистку и отгрузку. Расположение оборудования обеспечивает непрерывное движение металла в ходе технологического процесса. Таким образом можно исключить затраты, связанные с промежуточным хранением, созданием запасов и промежуточной транспортировкой.
Функционирование мини-завода предусматривает использование регионального сырья в виде металлического скрапа. Предприятие изготавливает широкий специализированный сортамент продукции, ориентированный на конкретного потребителя. Завод занимает незначительные производственные площади, имеет малочисленный штат, высокую производительность труда и низкие производственные издержки.
Как показали проведенные расчеты и накопленный в мире опыт, при сооружении мини-заводов на 1 тонну продукции требуется меньше производственных площадей в 2,5 раза, оборудования в 3 раза и потребления электроэнергии в 1,5 раза. Удельные капитальные затраты на строительство комплекса производительностью 100-200 тыс.т мелкого сорта в год в зависимости от степени использования имеющихся зданий и сооружений составляют 100-500 дол/т, что в 2-5 раз меньше, чем аналогичные показатели для мини-заводов производительностью 500-1000 тыс.т в год и в 4-15 раз меньше, чем затраты при строительстве меткомбината с полным циклом.
Если, строительство традиционного завода обошлось бы более чем в $1 млрд. (примерно на таком уровне находятся затраты, необходимые на модернизацию или реконструкцию существующих предприятий), а мини-завода аналогичной мощности с использованием высокоскоростной валковой разливки тонких (менее 1 мм) полос — в $45 млн.
Концепции "минимилизма"
Развитие этого прогрессивного направления в ГМК потребовало организации системы сопровождения при реализации проектов. Некоторые фирмы Италии, Германии, Финляндии и других развитых стран в результате накопленного опыта сумели занять лидирующее положение в этом направлении за счет возможности предложить полный объем услуг: проектирование, изготовление оборудования, разработка технологии, создание прогрессивной системы управления технологическим процессом, строительство "под ключ" в любом регионе мира. Так, например, фирмой Mannesmann Demag (Германия) оказывается весь спектр услуг по планированию и проектированию комплексных установок и технических систем для изготовления сварных труб, строительству "под ключ" современных цехов и мини-заводов.
При производстве труб мини-заводы пока не нашли широкого применения и находятся в стадии развития. Это объясняется в первую очередь высокой трудоемкостью и большой цикличностью применяемых технологий при изготовлении прецизионных труб.
Финской корпорацией "Outoкumpu" предложены две концепции сооружения таких мини-заводов для производства медных труб. Согласно первой концепции, трубную заготовку получают методом "Cast and Roll", основанном на непрерывном многоручьевом литье и последующей винтовой прокатке полой заготовки на стане с вращающейся клетью. По сравнению с традиционной технологией предложенный метод значительно сокращает необходимый на сооружение нового цеха объем инвестиций, делая рентабельным производство высококачественных труб в объеме 5-15 тыс. т /год.
Первый промышленный агрегат такого типа пущен в 1992 г. в Южной Корее, второй – в 1994 г. в г. Жонгшан (Китай, провинция Хеньян).
Качество труб, полученных волочением из заготовки Cast and Roll,сравнимо или даже несколько лучше, чем у труб, полученных горячим прессованием и холодной прокаткой. Улучшение качества связано с мелкозернистой структурой металла и меньшей поперечной разностенностью трубы.
Кроме меньших начальных капиталовложений метод Cast and Roll дает экономию прямых производственных затрат. Отсутствие нагрева заготовок дает экономию 30% энергии. Затраты на оснастку и обслуживание сокращаются на 50%. За счет сокращения количества операций расход металла уменьшается. При использовании тяжелых бухт технологические отходы при волочении составляют всего 5-6%. Линии Cast and Roll с одним прокатным станом обеспечивают экономически выгодное производство медных труб в объеме от 7 до 30 тыс. т/год при выходе годного до 90% и более.
Согласно второй концепции, мини-заводы, располагаемые в районе потребления продукции, должны иметь только волочильное и отделочное оборудование. В качестве заготовки используют бухты, поставляемые существующими крупными предприятиями, на которых мощный пресс обслуживает несколько линейных станов типа Shumag Cascad с конечной сверткой труб в бухты. При объеме производства 12 тыс.т /год достаточно 2 автотранспортов в день для снабжения мини-заводов бухтами. При такой концепции один основной завод ОЦМ обслуживает несколько мини-заводов с общим объемом производства 100 тыс. т/ год и более.
Данная концепция позволяет использовать действующее оборудование и поставлять трубы различным потребителям при минимальных капиталовложениях. Подобные мини-заводы построены в последнее время в Южной Корее и в Германии. Заводы работают в автоматическом режиме операций от размотки бухт до контроля труб вихревыми токами. Скорость волочения бухт массой до 500 кг на станах Albert + Bergfeld достигает 500 м/ мин. Конечный диаметр труб от 4 до 35 мм.
Принципиально другое направление в производстве медных труб связано с применением продольной сварки штрипса. Компания "Copper Franklin Outokumpu" (г. Франклин, США), производит тонкостенные медные трубы типа ACR в горизонтально намотанных бухтах для изготовителей кондиционеров более чем в 20 странах. Этот завод выпускает трубы с внутренними продольными и спиральными ребрами, а также с глубокими поперечными насечками, позволяющими повысить теплообмен на 20-40%. Такие трубы получают из штрипсов, которые прокатывают до требуемой толщины, накатывают углубления, а затем проводят формовку и сварку.
Для получения более дешевого штрипса в отделении медных заводов компании "Mannesmann Demag AG" применен метод непрерывного литья типа Contirod, совмещенный с прокаткой в литейно-прокатном агрегате (ЛПА), для производства штрипса для труб диаметром 65-150 мм (CONAS). ЛПА включает индукционную плавильную печь, полосовую литейную машину типа Hazelett, непрерывный стан горячей прокатки, участки охлаждения и травления, клеть холодной прокатки, две листовые моталки. Производительность ЛПА в зависимости от сортамента составляет от 7 до 20 т/ч. Возможность использования комбинированных проволочно-полосовых ЛПА типа CONAS/CONTIROD с широким сортаментом полуфабрикатов.
В последние годы наблюдается тенденция интенсивного развития новых прогрессивных процессов и технологий: литейно-прокатные агрегаты, сварка труб лазерной и другими способами сварки, получение непрерывнолитой полой трубной заготовки, изготовление передельной трубной заготовки унифицированных размеров непосредственно из нетрадиционной трубной заготовки (гильз артиллерийских выстрелов). Апробация в полном объеме или поэлементно вышеприведенных процессов и технологий позволяет сделать вывод, что их применение возможно в условиях современных мини-заводов или других мини-производств.
Украинская "миниметаллургия"
Учитывая необходимость в Украине реструктуризации крупных специализированных производств путем их разукрупнения, т.е. разделения их на ряд отдельных производств с последующей реконструкцией и модернизацией, намечается реальная возможность осуществления идеи мини-завода по производству высококачественных труб. Следует обратить внимание на необходимость переработки всякого рода промышленных отходов, которые в значительной степени ухудшают экологическую обстановку.
В Украине функционирует несколько мини-заводов в ГМК. ЗАО "Предприятие "Цветмет" с 1991 г. работает по переработке отходов ("хвостов") обогащения титано-цирконовых россыпей, которые залегают в хвостохранилищах Вольногорского ГМК Малышевского месторождения в балках Скаженная, Крутая, карьерных полях 3–4. Запасы составляют более 120 млн. т и занимают площадь в 700 га. Мощность переработки составляет до 1 млн. т отходов в год на одну установку (150 т/час).
Практически в первые годы независимости Украины, появилась и начала функционировать сеть мини-заводов: в цветной металлургии по производству алюминиевых прессованных профилей и труб при участии ПО "Югчермет" (г. Днепропетровск) и фирмы "DANIELI" (Италия). Еще одним примером, является мини-завод СП "Интерсплав" (г. Свердловск Луганской области) по переработке отходов (алюминиевого лома) во вторичные алюминиевые сплавы высокого качества, созданный при инвестировании фирм Испании.
В черной металлургии: создан современный мини-завод "Истил-Украина" на базе части промышленной площадки Донецкого металлургического завода при участии промышленной группы "Истил" (Пакистан). Кроме того, некоторыми признаками мини-завода обладают мини-производства сварных труб в условиях ОАО "Коминмет" и ОАО "Новомосковский ремонтно-механический завод".
Наряду с этими производствами практический интерес с точки зрения развития идеи мини-завода представляет группа трубных заводов, образованных на базе имущественного комплекса промышленных цехов ОАО "Никопольский Пивденнотрубный завод".
По-видимому, наступило время в Украине взвешено и рассудительно подойти к существующим проблемам ГМК, наконец, приступить к выработке единой научно-технической политики и системы управления отраслью в том виде, какой она есть сегодня и какой она будет завтра. Необходимо задуматься, как подойти к решению экологических проблем, где взять или как принять финансовые ресурсы на их решение? Готова ли к этому существующая законодательная база в нашей стране и что нужно сделать по ее совершенствованию? От этого зависит будут ли развиваться в Украине мини-заводы, как и какими темпами. Об этом – во второй части.
Производственная необходимость
С 70-х гг. ХХ ст. стали появляться мини-заводы мощностью от 200 до 500 тыс. т в год (арматурная сталь и проволока), которые стали вытеснять заводы полного цикла. В бывшем СССР также были построены два мини-завода: в Белоруссии и Молдавии, которые успешно эксплуатируются и в наши дни. За этими заводами последовало строительство мини-заводов по производству сортового проката. И, наконец, в 1989 г. появился первый мини-завод "Ньюкор" (г. Хикмен, США) по производству полосовой стали.
В настоящее время в мире функционирует свыше тысячи мини-заводов, доля которых в мировом производстве стали, составляет примерно 16–20%. Только в США действует около 60 предприятий подобного типа общей мощностью около 25 млн. т стали в год.
Сейчас в промышленном масштабе действуют преимущественно литейно-прокатные комплексы типа CSP (continuous strip production-непрерывное производство полос) конструкции Шлоеманн – Зимаг, Германия и отчасти типа ISP (in line strip production-поточное производство полос) конструкции Маннесман-Демаг, Германия. Для мини-заводов в США было очень важно завоевать нишу рынка таких толщин проката, прокатывать которые было нерентабельно на традиционных НШПС. Мини-заводы начали интенсивно осваивать производство листа толщиной порядка 1 мм. Примером комбинированного мини-завода может служить, завод "Huta Czestochowa" (Польша) в составе которого было 9 мартеновских печей. После реконструкции данное предприятие стало современным мини-заводом с годовым объемом производства до 1,0 млн. т горячекатаного листа и цельнотянутых труб.
Среди главных преимуществ мини-заводов находятся:
• низкие удельные капиталовложения и короткий строительный цикл;
• простая, компактная и гибкая технология;
• простое и надежное оборудование с малой массой и энергоемкостью.
Особенностью мини-завода является тесная связь всех производственных операций, включая плавление стали, непрерывную разливку и прокатку, а при необходимости контроль, зачистку и отгрузку. Расположение оборудования обеспечивает непрерывное движение металла в ходе технологического процесса. Таким образом можно исключить затраты, связанные с промежуточным хранением, созданием запасов и промежуточной транспортировкой.
Функционирование мини-завода предусматривает использование регионального сырья в виде металлического скрапа. Предприятие изготавливает широкий специализированный сортамент продукции, ориентированный на конкретного потребителя. Завод занимает незначительные производственные площади, имеет малочисленный штат, высокую производительность труда и низкие производственные издержки.
Как показали проведенные расчеты и накопленный в мире опыт, при сооружении мини-заводов на 1 тонну продукции требуется меньше производственных площадей в 2,5 раза, оборудования в 3 раза и потребления электроэнергии в 1,5 раза. Удельные капитальные затраты на строительство комплекса производительностью 100-200 тыс.т мелкого сорта в год в зависимости от степени использования имеющихся зданий и сооружений составляют 100-500 дол/т, что в 2-5 раз меньше, чем аналогичные показатели для мини-заводов производительностью 500-1000 тыс.т в год и в 4-15 раз меньше, чем затраты при строительстве меткомбината с полным циклом.
Если, строительство традиционного завода обошлось бы более чем в $1 млрд. (примерно на таком уровне находятся затраты, необходимые на модернизацию или реконструкцию существующих предприятий), а мини-завода аналогичной мощности с использованием высокоскоростной валковой разливки тонких (менее 1 мм) полос — в $45 млн.
Концепции "минимилизма"
Развитие этого прогрессивного направления в ГМК потребовало организации системы сопровождения при реализации проектов. Некоторые фирмы Италии, Германии, Финляндии и других развитых стран в результате накопленного опыта сумели занять лидирующее положение в этом направлении за счет возможности предложить полный объем услуг: проектирование, изготовление оборудования, разработка технологии, создание прогрессивной системы управления технологическим процессом, строительство "под ключ" в любом регионе мира. Так, например, фирмой Mannesmann Demag (Германия) оказывается весь спектр услуг по планированию и проектированию комплексных установок и технических систем для изготовления сварных труб, строительству "под ключ" современных цехов и мини-заводов.
При производстве труб мини-заводы пока не нашли широкого применения и находятся в стадии развития. Это объясняется в первую очередь высокой трудоемкостью и большой цикличностью применяемых технологий при изготовлении прецизионных труб.
Финской корпорацией "Outoкumpu" предложены две концепции сооружения таких мини-заводов для производства медных труб. Согласно первой концепции, трубную заготовку получают методом "Cast and Roll", основанном на непрерывном многоручьевом литье и последующей винтовой прокатке полой заготовки на стане с вращающейся клетью. По сравнению с традиционной технологией предложенный метод значительно сокращает необходимый на сооружение нового цеха объем инвестиций, делая рентабельным производство высококачественных труб в объеме 5-15 тыс. т /год.
Первый промышленный агрегат такого типа пущен в 1992 г. в Южной Корее, второй – в 1994 г. в г. Жонгшан (Китай, провинция Хеньян).
Качество труб, полученных волочением из заготовки Cast and Roll,сравнимо или даже несколько лучше, чем у труб, полученных горячим прессованием и холодной прокаткой. Улучшение качества связано с мелкозернистой структурой металла и меньшей поперечной разностенностью трубы.
Кроме меньших начальных капиталовложений метод Cast and Roll дает экономию прямых производственных затрат. Отсутствие нагрева заготовок дает экономию 30% энергии. Затраты на оснастку и обслуживание сокращаются на 50%. За счет сокращения количества операций расход металла уменьшается. При использовании тяжелых бухт технологические отходы при волочении составляют всего 5-6%. Линии Cast and Roll с одним прокатным станом обеспечивают экономически выгодное производство медных труб в объеме от 7 до 30 тыс. т/год при выходе годного до 90% и более.
Согласно второй концепции, мини-заводы, располагаемые в районе потребления продукции, должны иметь только волочильное и отделочное оборудование. В качестве заготовки используют бухты, поставляемые существующими крупными предприятиями, на которых мощный пресс обслуживает несколько линейных станов типа Shumag Cascad с конечной сверткой труб в бухты. При объеме производства 12 тыс.т /год достаточно 2 автотранспортов в день для снабжения мини-заводов бухтами. При такой концепции один основной завод ОЦМ обслуживает несколько мини-заводов с общим объемом производства 100 тыс. т/ год и более.
Данная концепция позволяет использовать действующее оборудование и поставлять трубы различным потребителям при минимальных капиталовложениях. Подобные мини-заводы построены в последнее время в Южной Корее и в Германии. Заводы работают в автоматическом режиме операций от размотки бухт до контроля труб вихревыми токами. Скорость волочения бухт массой до 500 кг на станах Albert + Bergfeld достигает 500 м/ мин. Конечный диаметр труб от 4 до 35 мм.
Принципиально другое направление в производстве медных труб связано с применением продольной сварки штрипса. Компания "Copper Franklin Outokumpu" (г. Франклин, США), производит тонкостенные медные трубы типа ACR в горизонтально намотанных бухтах для изготовителей кондиционеров более чем в 20 странах. Этот завод выпускает трубы с внутренними продольными и спиральными ребрами, а также с глубокими поперечными насечками, позволяющими повысить теплообмен на 20-40%. Такие трубы получают из штрипсов, которые прокатывают до требуемой толщины, накатывают углубления, а затем проводят формовку и сварку.
Для получения более дешевого штрипса в отделении медных заводов компании "Mannesmann Demag AG" применен метод непрерывного литья типа Contirod, совмещенный с прокаткой в литейно-прокатном агрегате (ЛПА), для производства штрипса для труб диаметром 65-150 мм (CONAS). ЛПА включает индукционную плавильную печь, полосовую литейную машину типа Hazelett, непрерывный стан горячей прокатки, участки охлаждения и травления, клеть холодной прокатки, две листовые моталки. Производительность ЛПА в зависимости от сортамента составляет от 7 до 20 т/ч. Возможность использования комбинированных проволочно-полосовых ЛПА типа CONAS/CONTIROD с широким сортаментом полуфабрикатов.
В последние годы наблюдается тенденция интенсивного развития новых прогрессивных процессов и технологий: литейно-прокатные агрегаты, сварка труб лазерной и другими способами сварки, получение непрерывнолитой полой трубной заготовки, изготовление передельной трубной заготовки унифицированных размеров непосредственно из нетрадиционной трубной заготовки (гильз артиллерийских выстрелов). Апробация в полном объеме или поэлементно вышеприведенных процессов и технологий позволяет сделать вывод, что их применение возможно в условиях современных мини-заводов или других мини-производств.
Украинская "миниметаллургия"
Учитывая необходимость в Украине реструктуризации крупных специализированных производств путем их разукрупнения, т.е. разделения их на ряд отдельных производств с последующей реконструкцией и модернизацией, намечается реальная возможность осуществления идеи мини-завода по производству высококачественных труб. Следует обратить внимание на необходимость переработки всякого рода промышленных отходов, которые в значительной степени ухудшают экологическую обстановку.
В Украине функционирует несколько мини-заводов в ГМК. ЗАО "Предприятие "Цветмет" с 1991 г. работает по переработке отходов ("хвостов") обогащения титано-цирконовых россыпей, которые залегают в хвостохранилищах Вольногорского ГМК Малышевского месторождения в балках Скаженная, Крутая, карьерных полях 3–4. Запасы составляют более 120 млн. т и занимают площадь в 700 га. Мощность переработки составляет до 1 млн. т отходов в год на одну установку (150 т/час).
Практически в первые годы независимости Украины, появилась и начала функционировать сеть мини-заводов: в цветной металлургии по производству алюминиевых прессованных профилей и труб при участии ПО "Югчермет" (г. Днепропетровск) и фирмы "DANIELI" (Италия). Еще одним примером, является мини-завод СП "Интерсплав" (г. Свердловск Луганской области) по переработке отходов (алюминиевого лома) во вторичные алюминиевые сплавы высокого качества, созданный при инвестировании фирм Испании.
В черной металлургии: создан современный мини-завод "Истил-Украина" на базе части промышленной площадки Донецкого металлургического завода при участии промышленной группы "Истил" (Пакистан). Кроме того, некоторыми признаками мини-завода обладают мини-производства сварных труб в условиях ОАО "Коминмет" и ОАО "Новомосковский ремонтно-механический завод".
Наряду с этими производствами практический интерес с точки зрения развития идеи мини-завода представляет группа трубных заводов, образованных на базе имущественного комплекса промышленных цехов ОАО "Никопольский Пивденнотрубный завод".
По-видимому, наступило время в Украине взвешено и рассудительно подойти к существующим проблемам ГМК, наконец, приступить к выработке единой научно-технической политики и системы управления отраслью в том виде, какой она есть сегодня и какой она будет завтра. Необходимо задуматься, как подойти к решению экологических проблем, где взять или как принять финансовые ресурсы на их решение? Готова ли к этому существующая законодательная база в нашей стране и что нужно сделать по ее совершенствованию? От этого зависит будут ли развиваться в Украине мини-заводы, как и какими темпами. Об этом – во второй части.