Чёрная металургия

Инновационные процессы заметно отразились на организации  отрасли на всех уровнях, и прежде всего предприятий, оказав влияние  и на другие отрасли народного  хозяйства. Производство окатышей упростило  перевозку этого железорудного сырья морским транспортом и обусловило большой территориальный разрыв между базами добычи сырья и предприятиями-потребителями. Получение проката высокого качества, с высокой точностью размеров неизмеримо увеличило круг потребителей такой продукции, особенно в машиностроении.

Непрерывный спрос  всех отраслей мирового хозяйства на черные металлы определил стремительное  увеличение номенклатуры продукции  отрасли. Так, если сортов и марок  чугуна насчитывается всего несколько  десятков, то стали — уже несколько  тысяч. Количество же изделий прокатного производства в развитых странах  достигает нескольких десятков тысяч  видов, типов, размеров. Это обусловило необходимость их выпуска зачастую в сравнительно небольших объемах  на узкоспециализированных предприятиях «четвертого передела», интенсивный  внешнеторговый обмен такими видами продукции между многими странами.

Изменившаяся технология производства, типы используемого оборудования, характер спроса на продукцию отрасли  сопровождался широкомасштабной реконструкцией и модернизацией предприятий; в  доменном производстве сооружение гораздо  более мощных домен; в сталелитейном  — отказ от бессемеровского и  мартеновского процессов выплавки стали, старого оборудования по ее разливу. Это способствовало формированию нового состава предприятий. Традиционное комбинирование всех металлургических переделов стало испытывать все большее воздействие процессов специализации металлургических заводов.

Особенно  сильное воздействие на состав предприятий  оказало создание мини- и миди-заводов мощностью в 0,1-1,0 млн. т металлопродукции в год. Эти предприятия малой и средней мощности менее капиталоемки, сроки их строительства короче, инфраструктура проще, занятых на них меньше, у них лучше экологические условия производства. Такие узкоспециализированные заводы неполного металлургического цикла обычно вырабатывают качественные стали и разнообразный сложный прокат. Они для своих электродуговых печей обычно используют ресурсы местного металлолома, а выпускаемый ими прокат высокой стоимости расходится в стране и за ее пределами

В черной металлургии  всегда господствовали крупные компании обладающие необходимыми средствами для инвестиций в строительство новых предприятий и техническое перевооружение старых. Они легче преодолевают неустойчивость мирового рынка черных металлов, его затоваривание, быстрее внедряют инновационные виды продукции. Предприятия отрасли в разных странах имеют неодинаковую форму собственности. В одних они полностью принадлежат частным владельцам, акционерным компаниям, в других — государству. Имеются и смешанные государственно-частные. Нередко ими владеют совместно национальный и иностранный капиталы.

Черная металлургия  исторически складывалась как отрасль  индустрии с очень большой  мощностью оборудования. Особенно велик, концентрация в выплавке чугуна и  стали, где сам характер производства определяет очень крупные агрегаты, мощность которых продолжает расти. В прокатном производстве, особенно на заключительных стадиях четвертого передела, она значительно меньше. Именно в нем быстро растет количество малых и средних предприятий, которые создают фирмы, мало связанные  организационно с крупнейшими металлургическими  монополиями.

В эпоху НТР  снижение металлоемкости народного  хозяйства за счет существенного  повышения качества металла, конкуренции  пластмасс и синтетических смол, ряда цветных металлов оказало сильное  воздействие на все развитие черной металлургии и изменение всех ее отраслевых структур.

Отраслевая и территориальная  структура черной металлургии

Структуру черной металлургии определяет ряд разнородных  производств, сильно отличающихся характером вырабатываемой в них продукции, техникой и технологией ее получения, направлением и пользования как в самой стране, так и за ее пределами. В структуре отрасли выделяются сырьевые производства (добыча и обогащение железной руды, ее агломерирование, сбор металлического лома и подготовка его к переплаву); полупродуктовые переделы (выплавка чугуна и доменных ферросплавов, стали и ее сплавов). Особое, определяющее значение имеют конечные переделы — получение проката и отливок из чугуна и стали. Добычу руд легирующих металлов, коксующегося угля, огнеупоров и других вспомогательных материалов в большинстве стран мира относят к другим отраслям индустрии.

Прогрессивные сдвиги в развитии черной металлургии отражает соотношение выплавки стали и  чугуна. Растущее преобладание выплавки стали — результат увеличивавшегося спроса на прокат в машиностроении и строительстве. В начале века —  в 1913 г. — чугуна производили в  мире в 1,04 раза больше, чем стали. В 1950 г. стали получали уже в 1,67 раза больше, чем чугуна, так как выплавка была сосредоточена в немногих промышленных государствах мира. Создание крупного производства черных металлов во многих новых индустриальных странах в 1950—1995 гг. привело к снижению этого  коэффициента до 1,43 (по развитым государствам он остается высоким: в итрлии — 2,37, в США — 1,87 и т. д.). В России в 1995 г. коэффициент упал до 1,28 (в СССР в 1990 г. он был 1,4). В КНР острый дефицит черных металлов, особенно стали и проката из нее, стимулировал выплавку литейного чугуна, что привело к уменьшению коэффициента в 1995 г. до 0,91.

Сырьевая  база черной металлургии мира. Железная руда — основной исходный вид сырья  в отрасли. В последние десятилетия  освоены процессы использования  руды для непосредственной выплавки стали, минуя стадию получения чугуна, что еще более увеличило роль железной руды во всем металлургическом производстве. Железная руда достается одним из самых массовых видов продукции мировой горнодобывающей промышленности: по объемам добычи она уступает только углю, нефти и природному газу. Вместе с тем проблемы ее добычи, обогащения и транспортировки являются более трудными, чем этих энергоносителей.

Запасы разведанных  железных руд в мире постоянно  увеличиваются по мере развертывания  геологоразведочных работ. Так, мировые запасы разведанных и разрабатывавшихся железных руд в 1922 г. оценивались в 35,5 млрд. т, а вероятных в 98,2 млрд. т. В начале 90-х гг. общегеологические запасы по разным оценкам составляли от 400 до 800 млрд. т, из которых на разведанные приходилось 150-185 млрд. т. Таким образом, несмотря на интенсивное извлечение железных руд, постигающее в последние годы 1 млрд. т, их разведанные ресурсы в мире не только не уменьшились, но в целом существенно возросли.

Значение  отдельных стран и регионов мира в общегеологических запасах  железных руд неодинаково. Более 28% их находится в государствах Восточной  Европы, преимущественно в СНГ (Россия, Украина), до 17% — в Азии (КНР, Индия), по 16% — в Южной Америке (Бразилия) и Африке, 13% — в Северной Америке (США, Канада) и по 5—6% в Западной Европе и Австралии. География запасов  железной руды по регионам и странам мира далеко не совпадает с потребностью в ней у целого ряда государств, зачастую полностью лишенных разрабатываемых месторождений этого сырья, но имеющих крупную черную металлургию (Япония, ФРГ, Республика Корея и др.).

Содержание  железа в рудах разных месторождений  колеблется в широких пределах: к  богатым относятся руды с содержанием  железа более 50%, к рядовым — от 25 до 50% и к бедным — до 25%. В  развитых странах мира месторождений  богатых руд мало: в Западной Европе такие ограниченные по запасам руды практически имеются только в  Швеции (60-65% железа). Подавляющая часть рудных ресурсов региона бедные. Поэтому многие страны (Великобритания, ФРГ, Бельгия и др.) в 80-е гг. вообще прекратили их разработку. Даже Франция с крупнейшими в регионе запасами в 1993 г. свернула добычу железной руды. Ухудшилось качество добываемого железорудного сырья и в Северной Америке. В США лучшие по качеству месторождения уже почти выработаны и теперь используются в основном рядовые руды (до 50% железа). Лишь Канада и Мексика еще располагают богатыми рудами (61—63% железа).

Та же ситуация сложилась и в странах Восточной  Европы, где среднее содержание железа в извлекаемых рудах в России и Украине составляет около 40%. В  Азии богатая руда добывается в Индии (до 63% железа), а КНР вынуждена  разрабатывать преимущественно  свои бедные руды. Такие страны с  развитой черной металлургией, как  Япония и Республика Корея, не имеют  своих ресурсов железных руд.

Все это предопределило быстрое перемещение железорудного  производства в другие страны разных регионов мира. Качество руды там значительно  лучше (в Бразилии до 68% железа, в  Австралии и Венесуэле — 64, Индии  — 63, ЮАР — 60-65%). Они имеют крупные  запасы для развертывания мощной железорудной промышленности. В 1938 г. на долю этих стран приходилось только 16% всей мировой добычи железной руды, в 1970 г. — уже 35%, в 1995 г. — более 55%.

Внедренные  в странах Западной Европы и США  новые научно-технические методы обогащения бедных и рядовых руд  позволили повысить качество продукта. Так, процессы агломерации вовлекли в оборот мелкозернистые руды и сделали  их пригодными для домен высокой  мощности. Но рудный агломерат малотранспортабелен  и изготовлялся только в районах  металлургии. Гораздо большее значение для обогащения всех типов руд  имело освоение производства железорудных окатышей с содержанием металла  до 65-70%. Они отличаются высокой транспортабельностью и помимо доменного процесса нашли  новую сферу применения — в  прямом восстановлении железа. Это  обусловило переход к широкому их получению, особенно на экспорт.

В географии  железорудной промышленности мира в XX в. произошли кардинальные сдвиги. Вплоть до Второй мировой войны Западная Европа оставалась ведущим регионом в добыче железной руды: в 1913 г. — 55%, в 1938 г. — 40% (Северная Америка соответственно 35 и 20%). После Второй мировой войны в 1950 г. Северная Америка дала 43% железной руды в мире (Западная Европа 30%). В 70-80-е гг. вперед вышли три региона: Южная Америка, Азия и Восточная Европа с долей в мировой добыче каждого из них от 20 до 30%, а также Австралия. Их лидерство сохранилось вплоть до 1995г. Западная Европа и Северная Америка суммарно добывают железной руды меньше, чем одна Австралия. Еще большие изменения произошли в добыче руды по странам.

Все более  важным видом сырья становится лом  черных металлов. Каждая тонна лома экономит примерно такое же количество чугуна и соответственно необходимые для его получения железную руду и кокс. Металлофонд народного хозяйства развитых государств огромен и исчисляется сотнями миллионов и даже миллиардами тонн. Его источники — амортизационный лом (идущие на слом машины, оборудование, здания и т.д.); производственный лом (отходы металлообработки) и оборотный лом (отходы разливки стали). Проблема формирования ресурсов лома (сбор, подготовка к переплаву) — одна из главных задач металлургии мира.

Мировой рынок  лома определяется внутри каждой из стран  имеющимися ресурсами в зависимости  от уровня развития хозяйства. Эти ресурсы  лома очень неодинаковы в отдельных странах, но в целом они весьма велики. Потребности в ломе черных металлов в мире в 1995 г. Достигали 385 млн. т. Из этого вторичного сырья было выплавлено во всех странах 40% стали. Выгоды от переработки лома в электродуговых печах и в кислородных конвертерах увеличивают спрос на него. Поэтому во внешней торговле участвует сравнительно ограниченное количество лома: около 5—7% образующихся его ресурсов.

Производство  металлургического кокса. Получаемый из коксующихся углей кокс является топливом и восстановителем железной руды при выплавке чугуна. Кокс —  первый по затратам компонент в доменном процессе. Его поставляют коксохимические цехи в металлургической или в топливной промышленности. Несмотря на возникновение нового направления получения стали в бескоксовой (или бездоменной) металлургии, абсолютная роль кокса в мире не уменьшается. Его производство вынуждены создавать для своей металлургической промышленности даже лишенные ресурсов коксующихся углей страны, импортируя их в большом количестве.

Достижения  НТП способствовали резкому уменьшению расходных норм кокса на выплавку чугуна. Так, в 1938 г. в мире средний расход кокса на 1 т чугуна составлял более 1,68 т, к 1960 г. он сократился до 1,09 т, а в 1990 г. был всего 0,66 т. Повышение качества железной руды, совершенствование технологии и техники выплавки чугуна позволили уменьшить удельные расходы кокса более чем в два раза. Поэтому выжиг кокса с 70-х гг. в мире стабилизировался на уровне 350-360 млн. т, несмотря на рост выплавки чугуна. В США и ряд стран Западной Европы производство кокса даже снизили в 2—3 раз;

Размещение  производства кокса за 1938—1995 гг. претерпело большие изменения. В довоенном 1938 г. располагавшая ресурсами коксующегося угля Западная Европа была ведущей в мире по получение кокса, давая более половины (55%). После Второй мировой войн первенство перешло к богатой углем Северной Америке: в 1950 г. 40% кокса в мире. В 1990 г лидером коксового производства стала Азия 43%, а в 1995 г. ее доля увеличилась до 55%. Значительные сдвиги роли продуцентов кокса произошли по отдельным странам: до Вторе мировой войны выделялась Германия, после войны до 1961 г. США, затем до 1991 г. - СССР, а после 1991 г. - КНР .

Легирующие  металлы необходимы для получения  ферросплавов, низколегированных (содержащих до 2,5% легирующих металлов), среднелегированных (2,5-10%) и высоколегированных (свыше 10^%) сталей. В целом по сравнению с основным металлом — железом использование легирующих металлов невелико. Среди них лишь марганец, хром и никель производят в мире в количествах более 1 млн. т. каждого. Остальные металлы этой группы используются в гораздо, меньших количествах, иногда только сотнями килограммов. Поэтому объемы добычи руд легирующих металлов и производство самих металлов на размещение черной металлургии воздействия почти не оказывают.

Большинство ведущих государств по производству продукции черной металлургии не обеспечены всеми видами легирующих металлов, а порой, как например Япония, не имеют их. Как правило, они располагают  в достаточном количестве лишь некоторыми из них:

Бразилия  и Украина — марганцем, Россия и Канада — никелем, Бразилия и Индия — хромом, КНР — вольфрамом, США — молибденом. Зависимость от импорта хрома, марганца и кобальта или сырья для их получения в Западной Европе составляет 100%, никеля 99, вольфрама 70%. В США она достигает 70% по никелю и вольфраму, до хрому 75, кобальту 95 и марганцу 100%. Очень высока обеспеченность этими и некоторыми другими легирующими металлами России и КНР, они являются наряду со странами Африки, Южной Америки экспортерами ряда легирующих металлов.

Производства  металлургического комплекса. Выплавка чугуна — сплава железа с углеродом  — первая стадия непосредственного получения металла в отрасли. Из выплавляемого в доменных печах чугуна производят около половины всей стали в мире. В зависимости от дальнейшего использования в домнах выплавляют передельный (белый) чугун, применяемый для передела в сталь. На него приходится подавляющая часть чугуна (свыше 85%). Литейный (серый) чугун — важный конструкционный металл, идущий на изготовление всевозможных фасонных отливок. Продуктами доменного производства являются также некоторые ферросплавы, например, чугун с большим содержанием кремния, марганца (ферросилиций, ферромарганец и др.).