Колесник М.Ф., докт.техн.наук, професор
(Запорізька державна інженерна академія)
Сталь є основним конструкційним матеріалом цивілізації. По обсягах виробництва зі сталлю може зрівнятися тільки цемент,
але сфера застосування цих матеріалів різна.
У загальній структурі виробництва металів сталь займає близько 96%, алюміній – 1,8, мідь – 1,2, цинк – 0,8 і т.д., тобто серед конструкційних матеріалів альтернативи сталі немає і не буде в найближчі сторіччя /1/.
Виробництво сталі в сучасному двох стадійному варіанті почалося близько 1800 року, у 1870 році людство виробило 10 млн. т сталі, позначка
100 млн. т була досягнута в 1913 році, у 1950 році було вироблено 200 млн. т, у 1970 - 600, у 1980 - 700, а в 2004 році світове виробництво сталі перевищило 1 млрд. т.
У даний час виробництвом сталі на планеті Земля займаються
62 країни. Близько 70-75% світового обсягу сталі приходиться на першу десятку країн-виробників. В останні роки перше місце в цій десятці належить Китаю, далі йдуть Японія, США, Росія, Південна Корея й Німеччина, сьоме місце міцно втримує Україна, замикають десятку Бразилія, Індія й Італія /2/. Китай є не тільки лідером по обсягах виробництва (третина світового!), але і по темпах росту - за десять років виробництво сталі в Китаї виросло з 95 до 350 млн. т. По суті, весь приріст світового виробництва обумовлений бурхливим зростанням сталеплавильного виробництва Китаю (табл.1).
Світове виробництво сталі відрізняється високою концентрацією капіталу. Досить відзначити, що основна маса сталі виробляється в 19ти корпораціях з обсягами виробництва більше 10 млн. т/рік. Найбільшим виробником сталі в 2005 р. була корпорація Arсelor (46,9 млн. т/рік), друге місце належить корпорації Mittal Steel (35,3), третє місце - японській компанії Nippon Steel (31,3), четверте - фірмі JFE (31,6) , п'яте місце - фірмі POSCO (30,2). У список 80 найбільших виробників сталі попадають і п'ять українських заводів: ”Криворіжсталь” - 30 місце (7,1 млн. т), завод Ілліча - 33 місце (6,9 млн. т), “Азовсталь” - 42 місце (5,9 млн. т), “Запоріжсталь” - 56 місце (4,5 млн. т), Алчевський МК - 67 місце (3,8 млн. т).
Табл.1 Перша десятка сталевиробляючих країн світу (млн. т)
Країни 1995 2000 2005
………………………………………………………………………………...
Китай 95.4 127.2 349.4
Японія 101.6 106.4 112.5
США 95.2 101.5 93.9
Росія 51.6 59.1 66.1
П. Корея 36.8 43.1 47.7
Німеччина 42.1 46.4 44.5
Україна 22.3 31.4 38.6
Бразилія 25.1 27.9 31.6
Індія 22.0 26.9 38.1
Італія 27.8 26.7 29.1
……………………………………………………………………………
Усього у світі 752 948 1107
Ще одна відмінна риса чорної металургії у світі - різке підвищення продуктивності металургійного виробництва, що характеризується кількістю сталі в розрахунку
на одного працюючого в цій галузі. В 2003 році в розвинутих країнах цей показник досягнув позначки 600 т/рік. В Україні цей показник набагато нижче - близько
100 т/рік на один працюючого в ЧМ.
Але
головна проблема чорної металургії України - її висока енергоємність, тобто витрата енергії на 1 т готової продукції. Енергоємність металопродукції в Україні в 2-10 разів перевищує аналогічний показник в інших країнах. Так, енерговитрати на 1 т сталі в Україні в 2,2 рази вище, ніж у Росії, у 4,8 рази - чим у Польщі, майже в 9 разів більше ніж у Туреччині, і в 11-12 разів більше ніж у США. Енергоспоживання в розрахунку на одиницю внутрішнього валового продукту (ВВП) у США складає 0,2-0,5 кВт годин на один долар ВВП, а в Україні 1,8 – 2,0, тобто в 4 - 9 разів вище.
Обумовлено таке положення справ дуже низьким технологічним рівнем ЧМ України, тобто використанням застарілих технологій і агрегатів. Відомо, що перехід від мартенівського способу виробництва сталі до киснево-конвертерного дозволяє заощаджувати значну кількість енергоресурсів і різко знизити навантаження на навколишнє середовище. Саме тому розвинуті країни давним-давно відмовилися від мартенів (більш 30 років тому!) і
лише Україна, Росія й Індія продовжують експлуатувати цю енергозатратну технологію, причому Україні належить перше місце по цьому негативному показнику. Частка мартенівської сталі в Індії складає 3,9%, у Росії - 22,1%, в Україні - 43,4%. В розвинутих країнах весь обся
Визначальною тенденцією структурних змін у світовому виробництві сталі є постійне зменшення частки мартенівського способу при одночасному рості частки електросталеплавильного способу. За прогнозами до 2010 року в Україні частка мартенівського способу знизиться до 17%, частка електросталеплавильного способу виросте до 11%, а основний обсяг виплавки сталі (72%) буде приходитися на киснево-конвертерний спосіб.
Як наслідок технологічної відсталості готова металопродукція України виявляється неконкурентоспроможною на зовнішніх ринках. Україна змушена продавати її за заниженими цінами, а це викликає антидемпінгові судові процеси, у результаті яких Україна щорічно втрачає мільярди доларів.
От кілька прикладів технологічного
відставання ЧМ України /3/:
1. Із загального обсягу прокату холоднокатаний лист для автомобільної промисловості в Україні займає всього лише 5%, у Європі - більш 50%.
2. Частка безперервно-розлитої сталі в Україні не перевищує 19% від загального обсягу, у той час як у Німеччині ця частка становить 90%, у Японії - більш 95%, у П. Кореї 100%. Тут доречно нагадати, що безупинне розливання сталі винайшли в СРСР.
3. У розвинутих країнах металургійне устаткування обновляється цілком кожні 15, максимум 20 років. У Німеччині і Японії немає в експлуатації агрегатів старше 20 років, а на українських заводах працюють печі довоєнної побудови.
4. Утрати сталі при виробництві гарячого прокату в нас складають приблизно 30%, а в США - 18%, у Німеччині - 9%, у Японії - 5%, у П. Кореї - усього 1% сталі.
5. Витрата коксу на 1 тонну чавуну в Україні складає 550 кг
проти 250 – 300 кг у розвинутих країнах.
Сучасний стан ЧМ України характеризується також надлишком виробничих потужностей, унаслідок чого значна частина цих потужностей не використовується. Так, у галузі експлуатується тільки 30 з 48 наявних доменних печей, 14 з 19 конвертерів, 41 з 54 мартенівських печей, 52 з 66 прокатних станів, 54 з 66 коксових батарей. Ступінь зносу виробничих потужностей за різними оцінками складає 50-70%, більше половини всього обсягу металопродукції виробляється на устаткуванні з наднормативним терміном експлуатації. Щорічний знос устаткування в галузі досягає 3.5 млрд. грн., а на відновлення витрачається не більш 1,5 млрд., так що ситуація рік від року погіршується.
По оцінках фахівців для перебудови структури, модернізації й переоснащення ЧМ України буде потрібно порядку 13 млрд. доларів США. Питання це ускладнюється тим, що практично всі металургійні підприємства перейшли з державної форми власності в приватну, що зменшує можливості держави впливати на ці процеси.
Одною з найгостріших проблем ЧМ України є раціональне природокористування й охорона навколишнього середовища. За рівнем викидів шкідливих речовин в атмосферу й водойми, утворенню твердих відходів ЧМ перевершує інші галузі промисловості, створюючи високу екологічну небезпеку її виробництва й підвищену соціальну напруженість у зоні дії металургійних підприємств.
Аналіз показує, що тільки виробництво коксу в Україні по своїх екологічних показниках практично не відрізняється від аналогічного виробництва в країнах ЄС, а от у виробництві агломерату, чавуну, сталі положення значне гірше. Так, наприклад, витрата води на тонну агломерату в Україні значно вище, ніж у ЄС (2,2 – 6,6 м. куб. проти 0,01 – 0,03), викиди пилу в Україні 1,5 - 2 кг/т проти 0,17-0,28 кг/т у ЄС, тобто в десятки разів більше /4/.
Захист навколишнього середовища в галузі ЧМ вимагає величезних витрат, порівнянних із витратами на повну модернізацію підприємств галузі. Головні резерви у вирішенні екологічних проблем криються в комплексності переробки сировини, у повному використанні корисних компонентів у його складі, застосуванні сучасних технологічних процесів плавки металу й сухих способів очищення газів металургійного виробництва.
Література
1.Ефименко Г.Г., Михеева И.Г., Нещадим В.А., Цымбал М.И. Сталь и альтернативные материалы: анализ и прогноз. - Днепропетровск, ГМеТАУ, 1997. - 53 с.
2.www.worldsteel.org
3.Медовар Б.И. Металлургия вчера, сегодня, завтра. - К.: Наукова думка, 1986. - 128 с.
4.Буторина И.В. Теоретические основы оптимизации металлургической отрасли с целью обеспечения ее устойчивого развития. Автореф. докт. дисс., Москва, Мисис, 2005, -48с.