Инновации в металлургии: как «цифра» предотвращает «усталость металла»
Экология, имидж или производительность – что побуждает сталеваров внедрять новые технологии?
Mind.ua в партнерстве с платформой открытых инноваций Re:actor и компанией KPMG в Украине готовит первый в стране Индекс инновационности украинского бизнеса. Мы хотим понять, насколько мощные отрасли экономики готовы к вызовам будущего, какие инновации внедряют крупнейшие игроки и куда движется рынок. Результаты оценки компаний будут озвучены 10 октября на конференции Tech Fusion 2019 и опубликованы на Mind.
Мы уже писали, что происходит, когда один из самых консервативных секторов – агро – объединяет свои усилия с высокими технологиями, какие изменения претерпит банковская сфера с приходом в нее новейших технологических разработок, как инновации влияют на телеком-сегмент и насколько инновационной является строительная отрасль. Теперь предлагаем остановиться на том, как технологический прогресс меняет «правила игры» для металлургов.
Металлургия, наравне с агросектором и топливно-энергетическим комплексом – одна из самых консервативных отраслей экономики. Поэтому инновации здесь вводятся только точечно и направлены они в основном на совершенствование классических процессов производства.
Что нового в мире?
Производство металла не претерпело принципиальных изменений с тех пор, как человечество его изобрело несколько тысяч лет назад. Обогащение руды – выплавка чугуна в доменных печах – производство металла в мартенах или конвертерах – литье заготовок на специальных прокатных станах – производство металлургической продукции из заготовок. Каждый из этих этапов энергоемкий, вреден для окружающей среды и опасен для работников соответствующих предприятий.
В прогрессивных металлургических кругах уже давно обсуждают принципиально новую технологию, а именно – производство железорудного сырья и, собственно, металла с помощью водорода. Кое-где эту технологию уже применяют при обогащении руды, но вводить ее на комбинатах не спешат из-за чрезмерной дороговизны. И так будет еще лет 25–30.
Еще в 50-х годах прошлого века развитые страны заменили старые мартеновских печи на более прогрессивные и экологичные конвертеры. К сожалению, эта тенденция не стала доминирующей в Украине – почти все отечественные метзаводы работают одновременно как на тех, так и на других. И избавляться от мартенов в ближайшее время не планируют.
Согласно рейтингу производства стали, который составляет Всемирная ассоциация производителей стали (Worldsteel), абсолютным лидером является Китай: он за август текущего года выплавил 87,2 млн тонн этого металла. Все остальные страны даже не приближаются к КНР. Индия, занимающая второе место, произвела 9,3 млн тонн; США (4-е место) – 7,5 млн тонн; Россия (6-е место) – 5,9 млн тонн. В рейтинг включены 64 страны – основные мировые производители этой продукции.
Прижились ли инновации в украинской металлургии?
Украина поднялась на 11-е место в рейтинге Worldsteel с показателем в 1,9 млн тонн выплавленной стали. Здесь стоит отметить, что до 2014 года отечественные металлурги входили в первую десятку списка, а за годы войны на Донбассе скатились аж на 13-е место и только в августе 2019-го несколько улучшили свои позиции.
Вместе с тем экспорт черных металлов из Украины обеспечивает более 20% валютной выручки, или почти $10 млрд в год. Но за восемь месяцев нынешнего года страна снизила экспорт на 10% из-за плохой конъюнктуры на мировых рынках металла. Цены на прокат и металлургическую продукцию снижаются, заводы теряют рентабельность. Выходом из этой ситуации является именно внедрение инноваций и модернизация, которые уменьшают себестоимость продукции.
При этом по-настоящему современный метзавод в Украине только один – «Интерпайп Сталь». Он был построен с нуля в 2012 году, стоимость строительства составила $700 млн. На заводе работают исключительно электродуговые печи, а основное сырье – металлолом. Все процессы максимально автоматизированы, управляются и контролируются с помощью MES-системы, программного обеспечения итальянской компании Danieli, которое позволяет оптимизировать процесс производства и трудозатраты.
Все остальные украинские металлургические заводы вводят инновации в трех направлениях:
- устанавливают новое современное оборудование;
- модернизируют старое с обязательным введением новых экологических систем и совершенствуют производственные процессы, чтобы увеличить сортамент продукции;
- внедряют цифровые технологии на всех этапах производства.
Сколько стоит модернизация?
Все украинские предприятия, проводя реконструкцию, отчитываются и об экологических улучшениях, поскольку поставляют свою продукцию на западные рынки. Экосоставляющая для экспорта очень важна: за выбросы приходится платить экологический налог, поэтому чем меньше выбросов – тем меньше себестоимость. А в отношениях с зарубежными партнерами это еще и имиджевый вопрос.
В этом году комбинат им. Ильича (Мариуполь) запустил новую машину непрерывного литья заготовок №4 (МНЛЗ №4), стоимость проекта составила $150 млн. В определенном смысле эта новация стала «шагом на опережение»: фильтры, установленные в цехе, улавливают производственную пыль в четыре раза активнее, чем требует украинское законодательство. Это важный аспект, ведь Мариуполь – один из самых грязных городов Украины. В комплекс также входит установка внепечной обработки стали, которая позволяет сделать почти любую марку этого металла, в том числе и для производства труб.
«ArcelorMittal Кривой Рог» до конца года планирует достроить две машины непрерывного литья – №2 и №3. А пока запустил горячее опробование реконструированного мелкосортного стана-250-4. Мощность станы возрастет с 800 000 до 1,04 млн тонн в год, а выбросы снизятся на 131 тонну. Стоимость реконструкции составила $50 млн. В общем в ближайшие пять лет ArcelorMittal планирует направить на развитие производства $1,8 млрд. Среди главных проектов – строительство фабрики окатышей. Она позволит отказаться от устаревшего производства агломерата и уменьшит опасные выбросы на 50–55%.
«Запорожсталь» провела модернизацию газоочистных систем агломашин №1–6 стоимостью 1,2 млрд грн, в результате выбросы пыли снизились на 90%, а оксидов серы – на 50%. На каждой машине установлен датчик контроля выбросов и система онлайн-мониторинга, благодаря которым есть возможность оперативно управлять процессом очистки. Также на заводе реализована интеллектуальная модель доменной печи с применением технологии лазерного сканирования сегментов и крупноузловой сборки агрегатов. Новую печь построили за восемь месяцев вместо «стандартных» двух лет, а выбросы пыли из нее составляют лишь 20 мг на кубометр.
Реконструкцию с установкой современного оборудования провели и на комбинате «Азовсталь»: доменная печь-3, система газоочистки установки печь-ковш-1,2; система пароудаления МНЛЗ-5. В Донецкой области действует экологическая программа областной госадминистрации, которая следит за ее выполнением.
Сегодня металлургические предприятия вынуждены быстро реагировать на изменения конъюнктуры рынка. Поэтому, кроме решения экологических задач, реконструкция и модернизация оборудования позволяют оптимизировать затраты на производство продукции и ввести выпуск новых видов.
Например, «Азовсталь» ради этого провела замену корпуса конвертера, построила установку для пыле-угольного топлива, реконструировала миксерное и дробильное отделения в конвертерном цехе.
Почти 3 млн грн вложил в капитальный ремонт конвертера №1 Днепровский металлургический комбинат (Каменское, Днепропетровская область). Главная задача – увеличение срока эксплуатации. Также этой осенью в прокатном цехе началось освоение нового процесса – слиттинга (Slitting). Эта технология позволяет интенсифицировать выпуск продукции, снизить затраты энергии на 10–30%, снизить расход металла и на 25% повысить производительность прокатного стана.
Как и где машины конкурируют с людьми?
Наиболее интересные инновации на метзаводах – внедрение цифровых продуктов, которые максимально сокращают влияние человеческого фактора. Так, на «Запорожстали» финансовая дирекция вместе с ІТ-службой комбината разработали универсальную платформу обработки документации: к информационной системе комбината подключили высокоскоростные потоковые сканеры в комплексе с программным продуктом ABBYY FlexiCapture. Поэтому вся текстовая и графическая информация «оцифровывается» в автоматизированном режиме, что значительно уменьшает риск ошибок по сравнению с вводом данных вручную. Затраты на обработку документов сократились на 50%, а скорость ввода данных в информационную систему выросла в 5–10 раз.
Также на «Запорожстали» запустили систему «Мобильный светофор» – для оперативного мониторинга производственных процессов. В цехе горячей прокатки тонкого листа в пилотном режиме установлено 2000 датчиков, с которых можно считать 130 000 параметров работы оборудования. Программа дает возможность оперативно принимать решения о своевременном выполнении необходимых ремонтных работ. Учитывается процент изношенности, периодичность замены деталей, срок эксплуатации, скорость развития дефекта и т. п. Принцип работы системы предусматривает сбор и занесение в единую электронную базу данных о состоянии оборудования во всех цехах.
Если раньше рабочие сначала проводили осмотр оборудования, а затем вносили сведения в систему через персональный компьютер, то с мобильным управлением (в рамках проекта «Мобильный светофор») информация передается непосредственно при осмотре. При подтверждении ожидаемого эффекта проект планируется реализовать и в других производственных цехах комбината – агломерационном, доменном, мартеновскими, обжимном и ЦХП №1.
Примерно такая же система работает на заводе «Интерпайп Сталь» с 2016 года. Это модуль Smart.EAM – для технического обслуживания и ремонта оборудования. Его разработчик – украинская компания IT-Enterprise. В систему внесена вся информация об основном оборудовании завода, включая чертежи. Каждый крупный агрегат расписан до мельчайших деталей. Состояние важных узлов регулярно мониторится с помощью контроллеров и датчиков.
Система накапливает информацию о состоянии каждого узла, простоях оборудования, замечаниях персонала, анализирует их и прогнозирует, когда деталь выйдет из строя. Это позволяет быстро заменить проблемные детали и не допустить простоя оборудования или же не тратить деньги на замену, если деталь не изношена и функционирует в нормальном режиме.
Модуль Smart.EAM помогает не только в обслуживании оборудования, но и в планировании закупки ТМЦ. В частности, с его помощью созданы карты ремонтов каждого узла, и специалист может определить, что и когда менять. В результате количество аварий на производстве снизилась с 2% до 0,3%, а объем бракованной продукции при аварийной остановке оборудования уменьшился в семь раз. Запасы деталей на складе снизились на 10%, а общая эффективность работы оборудования выросла на 10–15%.
Сегодня «Интерпайп» внедряет еще одну систему – Smart. Factory – проект сквозного отслеживания и планирования производства. Это важно, если завод производит сначала заготовку, а затем и продукцию из различных марок стали. Система строится на основе технологии промышленного интернета вещей (ІоТ) – информация о каждом продукте (например, номер плавки, марка стали, номер заказа и т. д.) хранится в единой базе данных.
Перед отгрузкой на каждую заготовку прикрепляют специальную бирку с QR-кодом, и специалисты таким образом ведут учет на складе. При поставке заготовки в цеха QR-код сканируется и автоматически загружается в систему управления оборудованием, затем формируются производственные задачи. Готовая продукция отгружается также с биркой с QR-кодом, и клиент при сканировании может видеть онлайн всю информацию.
«Интерпайп» испытывает эту систему при производстве труб, но ее можно приспособить к любому предприятию. И вероятно, в ближайшее время такие модули появятся и на других металлургических заводах.
Если вы дочитали этот материал до конца, мы надеемся, это значит, что он был полезным для вас.
Мы работаем над тем, чтобы наша журналистская и аналитическая работа была качественной, и стремимся выполнять ее максимально компетентно. Это требует финансовой независимости.
Станьте подписчиком Mind всего за 196 грн в месяц и поддержите развитие независимой деловой журналистики!
Вы можете отменить подписку в любой момент в собственном кабинете LIQPAY, или написав нам по адресу: [email protected].
