Роль металлургической науки в индустриально-инновационном развитии экономики Казахстана

Во второй половине XX в. в мировой науке в области чёрных металлов был выполнен ряд крупных фундаментальных и прикладных исследований, которые оказали решающее влияние на дальнейшее развитие отрасли.

В области физико-химических основ металлургических процессов производства стали были изучены строение и свойства жидких металлических расплавов, термодинамические активности компонентов, в том числе кислорода, азота, водорода, редких и легирующих элементов. Получила дальнейшее развитие теория строения жидких металлургических шлаков и термодинамических функций взаимодействия компонентов шлаковых растворов. Основополагающие работы были выполнены по изучению механизмов и кинетики реакции в системах: металл - кислород - водород - углерод, металл - сера - углерод - кислород, в том числе реакции на границах раздела фаз с определением главных параметров плавки в условиях высоких температур. Крупные исследования также были выполнены в области вакуумной обработке и жидкой стали инертными газами, редкоземельными элементами и их соединениями синтетическими шлаками, твёрдыми смесями в ковше и при разливке. Были получены новые данные о влиянии скоростей охлаждения на процесс кристаллизации стали в условиях применения машин непрерывного литья заготовок с различными конструкциями кристаллизаторов. Разработаны методы и приборы для непрерывного измерения температуры расплавленных металлов и шлаков в широких диапазонах с непрерывным анализом их химического состава для разработки автоматических систем управления процессами с применением электронно-вычислительных и управляющих машин и др.

Общим итогом этих исследований явились интенсификация и комплексная автоматизация существующих и создание новых высокотехнологических процессов производства стали, которые привели структуру современной чёрной металлургии к кардинальным изменениям. Важным фактором изменения структуры сталеплавильной промышленности является также увеличение доли электростали, которая к 2004 г. достигла 38 % от общего объёма мирового производства стали (более 900 млн). Характерной особенностью развития сталеплавильной промышленности в современных условиях является ликвидация мартеновского способа производства стали в Японии, США, странах Западной Европы, Казахстане и других странах, как нерентабельное. Этот способ еще продолжает сохраняться в России, Украине, Индии, Китае, в некоторых странах Восточной Европы. Однако с истечением определённого времени мартеновский способ производства стали, сыгравший неоценимую роль в развитии прогресса человечества в течение 150 лет, станет фактом истории. Следует отметить, что исходя из требований мирового рынка в области потребления стали, Россия и Украина и ряд других стран в последние годы принимают решительные шаги в направлении реструктуризации и модернизации крупных металлургических комбинатов путём строительства современных электрометаллургических комплексов, обеспечивающих выпуск конкурентоспособной продукции на мировом рынке с низкими издержками производства. В России в ближайшие годы планируется строительство не менее 10 мини-заводов с различной годовой производительностью. Строительство электрометаллургических мини- заводов высокими темпами идёт в странах Юго-Восточной Азии, особенно в Китае. По нашим прогнозам в мире соотношение объёмов производства конверторной стали и электростали к 2015 г. составит примерно 53 и 42 % с уменьшением доли мартеновской стали до 5 % к 2015 г.

Дальнейшим совершенствованием технологии разливки и прокатки на электрометаллургических мини-заводах являются совмещённые процессы непрерывного литья и прокатки, разработанные и внедрённые в производство в конце XX в.

К основным преимуществам указанных процессов относятся: использование тепла заготовок при непрерывной прокатке снижения расхода энергии на 50-70 % по сравнению с традиционными процессами литья и прокатки, сокращение количества технологических операций и их продолжительности с момента разливки жидкой стали на машине непрерывно-литой заготовки до мотки готовой полосы с 5 до 0,5 ч и высокая рентабельность процесса. Однако эти процессы имеют ряд серьёзных недостатков. К их числу относятся ограниченность сортамента производимой продукции (в основном горячекатаный лист), получение сортового проката различных профилей для машиностроения, нефтегазовой, горно-металлургической, энергетической, строительной, пищевой и других перерабатывающих отраслей из легированных и высоколегированных сталей проблематично, ибо производство различных профилей сортовой стали с высокими качествами на этих процессах ещё предстоит осваивать. Вместе с тем в Казахстане в перспективе для производства горячекатанного листа, вероятно, целесообразно будет реализовать один из вышеназванных процессов, в частности CSP-процесс, при условии, если этот горячекатаный лист не будет производиться на Карагандинском металлургическом комбинате - «Испат-Кармет». Таким образом, анализ работы современных электрометаллургических мини-заводов показывает ряд их неоспоримых преимуществ перед традиционными сталеплавильными заводами по технологическому уровню, расходу энергоносителей и степени влияния на окружающую среду. Так, по данным мировых компаний Danieli и Veost Alpine, продолжительность плавки в зависимости от садки электродуговых печей от 60 до 140 т составляет от 40 до 66 мин при удельном расходе электроэнергии от 340 до 410 квч/т [4], что свидетельствует об их высокой производительности и экономичности по расходу электроэнергии.

Высокими техническими и технологическими преимуществами обладают мини-заводы, работающие по технологии совмещённых процессов литья и горячей прокатки. На этих мини-заводах удельный расход электроэнергии на процессы литья, прокатки и нагрева составляет в среднем 450 мДж/т по сравнению с традиционными процессами - 1600 мДж/т.

Другим достижением науки в последние годы явился кластерный подход к класси­фикации промышленных и других предприятий, в том числе металлургических заводов. Процесс кластеризации, по данным зарубежных ученых [5], предусматривает прежде всего региональное размещение предприятия. На основе системного и кластерного анализов выяв­ляются однотипные группы предприятий, обладающих близкими техническими, технологи­ческими уровнями и номинальной мощностью. Сегодня в мире насчитывается около тысячи электрометаллургических мини-заводов, которые имеют различные уровни автоматизации и управления процессами загрузки шихты, плавки, разливки и прокатки. Исходя из крите­риев производительности и технико-технологического уровня и управления процессами, осу­ществлена классификация электрометаллургических мини-заводов на три группы кластера.

кластер, объединяющий заводы мощность 40-230 тыс. т/год (микро-заводы), которых характерна стратегия специализации в производстве и фиксация определенного сегмента рынка в регионе.

кластер, объединяющий мини-заводы мощностью 350-600 тыс.т/год. Сегодня в мире действует около 270 мини-заводов, относящихся к этой группе кластера. Характерной особенностью является их высокий технологический уровень производства, обеспеченность полностью системами управления, работающими в реальном режиме. Эти заводы ориентированы как на стратегию фиксации определенного сегмента со специализацией, так и на минимальные издержки производства. Традиционно эти заводы специализируются на крупный региональный рынок, где отсутствуют металлургические заводы. Эти заводы оснащены современным оборудованием, имеют престижный уровень сертификации продукции, что обеспечивает высокий уровень экспорта в регионе. Применительно к Казахстану такими регионами являются южные области республики с прилегающим крупным рынком в Киргизии, Узбекистане, Таджикистане и Китае.

Сегодня в Казахстане черная металлургия представлена Карагандинским металлургическим комбинатом полного цикла с годовым объемом производства около 5 млн т. На комбинате в 1998 г. производство сортового проката прекращено и в настоящее время импортируется из России, Украины, Узбекистана и других стран. Объем ежегодного импорта сортовой металлопродукции по данным маркетинговых исследований, составляет до 1 млн т. Только на строительные площадки Астаны и Алматы импорт периодического профиля составляет 150-170 тыс. т. Реализация программы жилищного строительства в республике приведет к дальнейшему росту объема импорта сортового и других видов проката.

В Казахстане в последние Ф-5 лет наблюдается ежегодный рост темпов ВВП. Так, в 2003 г. темп роста ВВП составил 9,2 % при приросте объема промышленного производства - 8,8 %, что свидетельствует о динамичном развитии экономики. Программа «Индустриально-инновационного развития» экономики республики предусматривает высокие темпы роста промышленности путем реализации наукоемких, высокотехнологических проектов. В 2004-2015 гг. для интенсивного развития машиностроения, горно-металлургической, нефтегазовой, химической, энергетической, сельскохозяйственной и всех перерабатывающих отраслей легкой, пищевой и других сфер производства, требуются значительные объемы качественной и легированной стали, как основы конструкционных материалов. Сегодня Казахстан ежегодно импортирует более 2 млн. т прокатной продукции различных профилей.

В качестве сырья предусматривается использование металлолома черных металлов и железорудных окатышей; шлакообразующими служат известняки Каратауских месторождений и бокситы Казахстана; легирующими элементами являются ферросплавы Актюбинского и Аксуйского заводов с импортом других легирующих элементов из России. Продукция электрометаллургического мини-завода предназначена для обеспечения машиностроительных, нефтегазовых, горно-металлургических, строительных, энергетических и других отраслей производства республики. Проект электрометаллургического мини-завода прошел всестороннюю экспертизу и признан по технико-технологическим параметрам, отвечающим лучшим мировым аналогам. В настоящее время в Министерстве индустрии и торговли РК и акимате Жамбылской области принято решение о реализации данного проекта. Строительство и пуск указанного мини-завода будет началом создания в Казахстане нового направления в черной металлургии -электрометаллургических заводов, отвечающих по своим параметрам достижениям мировой металлургической науки и техники.

Таким образом, в соответствии со стратегией развития черной металлургии на период с 2004г. по 2015 г. для реализации программы индустриально-инновационного развития экономики республики необходимо приоритетное решение следующих задач.

2.1. Выпишите из текста термины и терминологические сочетания, дайте им развернутое определение, опираясь на информацию текста.

2.2. Разделите текст на смысловые части. Сформулируйте основную мысль каждой смысловой части в виде тезисов.

2.3. Сформулируйте вывод с позиции автора.

2.4. Составьте резюме-выводы текста, используя данные ниже языковые конструкции: В книге (статье) рассказывается о … Предлагается метод.. Описанные эксперименты подтверждают …Приводится пример …

Задание 3. Прочитайте текст. Ответьте на вопросы.