СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ В РОССИИ
Рассмотрены состояние и перспективы развития металлургического машиностроения. Особое внимание уделено будущим региональным минизаводам, которые по виду, назначению и качеству металлопродукции, а также по экономичности производства должны отличаться от существующих. Отмечена необходимость формирования основных направлений технической политики по разработке технологий и созданию металлургического оборудования.
В ближайшей перспективе металлургический комплекс сохранит положение базовой отрасли, так как останется поставщиком основной массы конструкционных материалов для народного хозяйства, хотя доля металлов в их общей структуре будет снижаться. Вместе с тем металлургия останется и весьма материало, топливо и фондоемкой отраслью. В этой связи ужесточающиеся энергетический и экологический кризисы ставят металлургию в особо тяжелые условия и требуют максимальной переориентации ее производственного аппарата на ресурсосберегающие технологии.
Производственные мощности предприятий металлургического машиностроения в основном были созданы в годы первых пятилеток, годы войны и в первые послевоенные годы. За последние тридцать лет не было построено ни одного нового завода металлургического машиностроения, а действующие не подвергались коренной модернизации и реконструкции. Около 60% металлообрабатывающего оборудования эксплуатируется свыше 10 лет, в том числе 30% свыше 20 лет, большинство из него морально устарело, физически изношено и требует замены.
Ввиду сложившихся обстоятельств ряд заводов по производству металлургического оборудования оказался за пределами России: на Украине — по производству прокатных станов и отделке проката — НКМЗ и СКМЗ, доменного оборудования ДЗМО, коксового "Славтяжмаш"; оборудования для внепечной обработки стали — "Азовмаш"; в Казахстане — по производству деталепрокатного и волочильного оборудования АЗТМ. Проектирование, изготовление новых и реконструкция действующих мелко, среднесортных и проволочных станов было сосредоточено ранее в ФРГ (ГДР) и Венгрии; толстолистовых, крупносорных станов в Чехии и Словакии.
Разработкой ряда перспективных направлений, например таких, как нанесение защитных покрытий на прокат, занимались организации, расположенные на Украине.
Оставшиеся на территории России мощности недостаточны для поддержания металлургии на необходимом уровне.
Создание базы по выпуску в полном объеме оборудования, которое не производится в России, в настоящее время нереально изза колоссальных капитальных затрат. Поэтому главной задачей в настоящее время является объединение усилий специалистов, оставшихся на территории России и в кооперации с организациями и предприятиями Украины и Казахстана, на решение неотложных вопросов по обеспечению работоспособности и соответствующего уровня металлургического оборудования и повышения качества готового проката на базе имеющихся разработок и научного задела, приоритет в которых имеет Россия, и находящихся на уровне передовых мировых достижений. Базой для объединения таких усилий мог бы стать НПО "ВНИИметмаш" при придании ему статуса научно технического центра.
На производстве металлургического оборудования в России специализируются: "Урал маш", " Электросталътяжмаш", "ЮжуралмаиГ, "Иркутсктяжмаш", Бузулукский и Миллеровский заводы тяжелого машиностроения, опытный завод НПО "ВНИИметмаш".
Доля металлургического оборудования в товарном выпуске отрасли металлургического машиностроения составляет более 25%, в том числе ЮУМЗ и ЭЗТМ ~50%, Уралмаша менее 20 %.
В структуре выпуска металлургического оборудования в России 45 % составляет прокатное оборудование; доменное, сталеплавильное, МНЛЗ (отдельно) по 10%; валки для горячей и холодной прокатки более 10 %; запчасти более 5 %. Доля оборудования для РЭН составляет более 50 %. Необходимость структурной перестройки металлургического машиностроения диктуется и новыми условиями развития металлургии в настоящее время и на ближайшую перспективу. В связи с увеличивающимся применением бедных и менее доступных руд растут капиталовложения, требуемые для создания нового производства стали. Так, если удельные затраты на строительство металлургического завода с полным циклом за рубежом в 60е годы составляли 80долл/т, в первой половине 70х годов 200 — 250 долл/т, во второй половине 70х годов 500 долл/т, то во второй половине 80х годов 1500 долл/т.
Все изложенное делает неизбежной структурную перестройку металлургии: максимальное внедрение процессов прямого восстановления железа и региональных минизаводов с совмещенными агрегатами литья и прокатки, позволяющих при высокой рентабельности провести освоение техногенных месторождений запасов металла, шлакоотвалов и т.д.
Основным сырьем для таких мини а производств может служить амортизационный лом, ресурсы которого составляют в годовом исчислении по народному хозяйству России 28—30 млн.т и реализуются далеко не полностью. Россия обладает уникальными запасами амортизационного лома в виде мест складирования списанных военных и гражданских судов, танков и других объектов военной техники.
До последнего времени для разделки металлических конструкций различных видов техники применялась и применяется газовая резка — процесс тяжелый и малопродуктивный. При автогенной утилизации выделяются вредные вещества, содержащие тяжелые металлы (свинец, стронций и др.).
Такая разделка наносит экологический ущерб и малопроизводительна. Например, разделка одной подводной лодки длиной 100 м и диаметром 6 м (не самая большая лодка) занимает несколько месяцев. Затраты на утилизацию металла этим способом составили 4000 — 5000 руб. на 1 т металла (в ценах 1989 г.).
Проблема утилизации списанной техники и обеспечение страны качественным металлом должна решаться только в комплексе. Должны быть проработаны все отдельные звенья технологии по утилизации отслужившей свой век техники, начиная от разделки конструкций и далее — сортировки полученных заготовок, их транспортировки к месту переработки и, наконец, их глубокой переработки с целью получения легированных сталей и цветных металлов.
Современные технологии, основанные на высоких энергиях, позволяют эффективно разделывать такие труднообрабатываемые металлоизделия. Переработку полученного скрапа целесообразно организовать на месте его производства на базе технологий и машин, отвечающих современным мировым тенденциям в развитии металлургических производств, имеющихся в НПО "ВНИИметмаш".
Процесс металлургической переработки следует организовать с использованием электродутовых печей, агрегатов комплексной обработки стали, машин непрерывного литья стали, заготовок и тонких слябов, совмещенных с сортовыми и листовыми прокатными станами. Мощность производств по скрапу целесообразно принять равной 100 — 300 тыс.т/год, по прокату — 60 — 200 тыс.т/год, исходя из потребностей регионов. Количество таких производств — 5— 8 со специализацией по видам проката (сорт, лист, труба, гнутые профили).
Только такой комплексный подход к утилизации крупногабаритных и трудноперерабаты ваемых металлоизделий обеспечит рентабельность производства за счет использования новых технологий и сокращения транспортных расходов.
Новое производство отвечает экологическим требованиям и, кроме того, позволит очистить акватории от большого количества ржавеющего металла накопившихся за десятилетия кораблей и других плавсредств.
За последние 25 лет минизаводы заняли значительное место в черной металлургии промышленно развитых стран. При этом если применить современную технологию производства дефицитных металлоизделий, то экономика такого металлургического производства, несмотря на его небольшую производительность, может быть даже более рентабельной, чем у современного крупного металлургического завода с полным циклом.
Целесообразность строительства минизаводов подтверждается мировой практикой, где таких заводов построено более 300 и они оказываются конкурентоспособными даже при меньшей территории страны и концентрации крупных металлургических предприятий. Минизаводы для производства мелких строительных профилей в отдаленных районах Сибири и Дальнего Востока должны отличаться малыми капитальными затратами и циклом капитального строительства, максимальной простотой конструкции, надежностью в работе.
Удельные капитальные вложения в строительство минизаводов более чем в 5 раз ниже вложений в строительство заводов с полным циклом. Благодаря узкой специализации на минизаводах достигнут высокий уровень производительности труда. Затраты труда на производство холоднокатаного листа на этих предприятиях составляют 2—3 челч/т по сравнению с 5—6 челч/т на заводах с полным циклом.
Ранее минизаводы специализировались на выпуске мелкосортного проката, арматурных стержней и катанки. В настоящее время наблюдается тенденция к переходу на выпуск более широкого сортамента продукции— листа и полосы.
Создание тонкослябовых MHJI3, планетарных листо и сортопрокатных станов, совмещение поперечновинтовой и продольной прокатки, освоение компактных черновых групп сортовых министанов позволяют обеспечить высокую рентабельность миниметаллургических производств даже при объемах производства до 20 ЗОтыс.т/год. Это коренным образом изменит структуру металлургии, осуществляя переход от гигантов к оптимальным по размерам региональным минизаводам.
Мировая практика свидетельствует о том, что создание промышленных горизонтальных машин непрерывного литья круглых слитков с высоким качеством поверхности возможно. Таких машин в России и СНГ нет, однако фирмы "Маннесманн Демаг", "Ниппон Кокан", "Суми томо", "ФестАльпине" и др. поставили за период 1988 1993 гг. 11 горизонтальных машин для отливки слитков диаметром 65 — 345 мм.
Для новых производств и реконструкции сортопрокатных цехов НПО "ВНИИметмаш" разработан типоразмерный ряд совмещенных агрегатов на базе станов винтовой и продольной прокатки. Сортовые прокатные министаны предназначены для выпуска мелкосортного проката в малых (45 — 50тыс.т/год) и особо малых (10 — 20тыс.т/год) объемах. Их создание обеспечит большую эффективность при оперативном выпуске в малых объемах арматурной стали для производства железобетона и удовлетворит потребности отдельных предприятий и регионов. В качестве заготовок могут быть использованы маломерные отходы крупных станов или непрерывнолитые заготовки.
В основу стана положен новый технологический процесс, включающий винтовую прокатку с вращением заготовки и продольную прокатку в непрерывной группе клетей. Деформация в клети винтовой прокатки заменяет деформацию в семи — восьми клетях продольной прокатки. Последовательная деформация в клетях винтовой и продольной прокатки по сравнению с традиционной технологией сокращает металлоемкость оборудования участка прокатки и занимаемую им длину в 2 раза, улучшает температурный режим прокатки, позволяя уменьшить энергоемкость процесса на 20 30%.
Анализ техникоэкономических показателей и работы конструкции высокообжимных средств — радиальноковочных машин, про каткиковки, планетарных станов продольной и поперечновинтовой прокатки показал, что для минизаводов при производстве мелких строительных профилей в качестве чернового обжимного средства предпочтительно применять стационарную клеть поперечновинтовой прокатки, обеспечивающую обжатие до 200 тыс.т заготовок диметром 110 — 120 мм, имеющую относительно простую конструкцию, минимальную массу и габариты.
На современном этапе машиностроение России в своем дальнейшем развитии встретило серьезное препятствие: металлурги оказа
лись неподготовленными обеспечить машиностроение требуемым сортаментом черных металлов и главным образом прокатанных изделий, являющихся наиболее экономичным и распространенным исходным материалом в большинстве отраслей машиностроения.
Фундаментальные исследования позволили выяснить многие закономерности винтовой и поперечной прокатки и найти на основе этой схемы пластической деформации ряд новых технологических процессов, позволяющих прокатывать детали и заготовки машиностроения как полые, так и сплошные.
Исследования показали, что металлургические заводы небольшой мощности нового типа должны строиться с расчетом на производство новых, специальных видов проката, что позволило бы экономнее использовать металл (практически это должны быть заготовки по форме, максимально приближающейся к готовому изделию). Минизаводы следует создавать на основе новых металлургических процессов, в том числе новых методов прокатки и непрерывного литья заготовок.
Разработана технология и создано деталепрокатное оборудование для получения точных заготовок и даже готовых машиностроительных деталей (ступенчатых валов, осей, шестерен, катков, колец и других круглых профилей) методами продольной, винтовой и поперечновинтовой прокатки. Применение малогабаритных деталепрокатных станов по сравнению с традиционными снижает на 15 — 30% технологические отходы, повышает в 5 — 10 раз производительность труда и уменьшает на 30 — 60 % удельные капитальные вложения на средства производства.
Учитывая широкую номенклатуру однотипных заготовок деталей, изготовление которых возможно на минизаводах нового типа, необходимо, чтобы на нем устанавливались деталепрокатные станы с легкой перестройкой производства с одного размера заготовки на другой, т.е. обеспечивающие гибкость и мобильность производства. Подобные конструкции с программным управлением создаются для изготовления валов.
Будущие региональные минизаводы (независимо от того, будут ли они построены вновь или созданы в результате реконструкции) по виду, назначению и качеству металлопродукции, по уровню применяемой технологии и оборудования, а также по экономичности производства должны выгодно отличаться от существующих. Принципиально новое металлургическое оборудование мож&т быть положено в основу такой концепции.
На протяжении последних десятилетий установилась практика больших закупок импортного оборудования для предприятий черной и цветной металлургии. Незначительная часть такого оборудования не имела аналогов в отечественной практике, превосходила по техническому уровню наши разработки или давала преимущество в сроках и условиях поставки. Однако большая часть того, что покупалось, с успехом могла быть заменена отечественными разработками и поставками своих заводов металлургического машиностроения. Такая практика приводила не только к неоправданным валютным затратам, дисквалификации своих кадров ученых и конструкторов и все возрастающей зависимости от иностранных поставщиков, но и к замене части купленного оборудования отечественным.
В настоящее время машиностроительный комплекс, включая конверсионный, изза отсутствия заказов приходит в упадок, квалифицированные кадры уходят, усиливается социальная напряженность, прикладная наука теряет научнотехнический потенциал и квалификацию, в нее полностью прекратился приток молодых специалистов. Если эту ситуацию немедленно не изменить, то уже в ближайшее время она приведет машиностроительный комплекс к деградации, а металлургия будет поставлена в полную зависимость от западных фирм.
В условиях зарождения рыночной экономики для защиты интересов отечественной промышленности государство должно взять на себя роль в формировании основных направлений технической политики, в частности, в определении степени участия отечественных и зарубежных фирм в строительстве и реконструкции объектов металлургии.
Государство в лице определенного органа, например Тендерного комитета или другого государственного органа, должно на основании независимой экспертизы давать согласие на закупку импортного оборудования, участие иностранных фирм в создании новых объектов с учетом возможностей отечественных предприятий и организаций. Такой комитет должен разрабатывать и осуществлять целый комплекс протекционистских мер по защите отечественного бизнеса и промышленности, ориентируясь при этом на закупку только самого совершенного и перспективного оборудования, не имеющего аналогов в отечественной практике.
Опыт сотрудничества научных организаций и предприятий металлургического машиностроения с зарубежными странами показывает эффективность такой работы в тех направлениях, где наша страна имеет приоритет и разработки выполнены на мировом уровне. В большинстве случаев такие разработки проводились за счет финансирования из госбюджетных средств на проведение поисковых работ и создание научнотехнического задела. Примерами эффективных поставок за рубеж металлургического оборудования являются роторные пилы горячей прокатки, станы непрерывной холодной прокатки труб, станы холодной прокатки труб роликами, зубопрокатные станы, МНЛЗ слябовые, МНЛЗ блюмовые четырехручьевые радиального типа, передвижные миксеры. В этой связи необходимо прекратить (в законодательном или ином порядке) закупку по импорту такого металлургического оборудования, которое может изготовить отечественная промышленность.
Важнейшей проблемой является необходимость обеспечения запасными частями и сменным оборудованием закупленных по импорту металлургических машин и агрегатов.
В целях поддержания в работоспособном состоянии импортного оборудования на металлургических предприятиях России необходимо разработать федеральную программу с участием всех заинтересованных предприятий металлургического и машиностроительного комплексов. Программа позволит в значительной мере освободиться от поставок по импорту запасных частей и сменного оборудования, перейти на замену выходящих из строя машин и механизмов в линии станов и агрегатов на отечественные. При этом не исключаются в необходимых случаях и поставки по импорту.
НПО "ВНИИметмаш" готово взять на себя функции координатора по разработке и реализации такой программы на пятилетний период с привлечением всех участников работы.
Создание и внедрение нового металлургического оборудования может быть эффективным лишь при условии основной направленности новых работ на изменение структуры отечественного металлургического производства, складывающейся десятилетиями. Для реализации приоритетов в создании металлургического оборудования необходимо как целевое финансирование по линии госзаказа государственных программ, так и Заказчиками в лице концернов, ассоциаций и др.
Финансирование работ по созданию научного задела по разработке перспективных технологий для металлургического и других отраслей промышленности, развитию экспорта с предварительной отработкой и созданием опытных образцов новой техники должно осуществляться по государственному заказу Министерством науки и техники политики Российской Федерации.
При этом необходимо предусмотреть систему льготного налогообложения средств, направленных на перспективные разработки, включая создание банковских фондов, беспроцентные или минимальные банковские кредиты, проценты от которых также должны идти на финансирование новой техники и технологии и т.д.
Таким образом, приоритетными направлениями в развитии металлургического машиностроения России следует считать: проведение фундаментальных исследований по разработке принципиально новых высокоэффективных непрерывных технологий и создание на их базе конкурентоспособного приоритетного металлургического оборудования; создание научнотехнического задела для обеспечения важнейших отраслей, преимущественно черной и цветной металлургии, основными средствами производства металлопродукции высокого технического уровня; становление и развитие важнейших направлений по разработке технологий и созданию металлургического оборудования, обеспечивающего экономическую независимость и жизнеспособность Российской Федерации; создание региональных минизаводов по производству металлопродукции широкою сортамента на базе новых технологий переработ . ки металлолома, выплавки стали и получения готового проката по форме, максимально приближенной к готовому изделию; создание финансовопромышленных групп в составе промышленных компаний, производящих металлургическое оборудование, научноконструкторских организаций и инвестиционных банков.
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м I, Москва 1994
