Металлургия – одна из ключевых отраслей промышленности, которая играет значимую роль в экономике страны. Заводы обеспечивают внутренний рынок и значительную долю экспорта. С каждым годом растет потребность в металлопродукции, а для развития отрасли требуется разработка и применение инновационных технологий в производстве.
Основными современными тенденциями в металлургии являются модернизация оборудования и внедрение новейших технологий, снижение вредных выбросов в атмосферу и улучшение экологии в промышленном регионе, переработка отходов и использование вторичного сырья, интенсификация, автоматизация, инновация и цифровизация производств. Все эти мероприятия повышают качество продукции и производительность, снижают затраты на энергоресурсы и позволяют осваивать новые рынки.
Цифровая трансформация металлургических заводов
Определение и основные аспекты цифровизации
На многих заводах, особенно крупных металлургических комплексах, для производства конкурентоспособной продукции внедряется цифровизация – автоматизированное и цифровое управление производственными процессами в режиме реального времени с использованием интеллектуальных систем (цифровых устройств) без участия человека. Автоматически происходит сбор, сортировка и анализ информации по каждой операции, на основе которых принимаются оптимальные решения.
Роботизированные процессы сокращают потери рабочего времени и продолжительность технологических операций, способствуют быстрой адаптации предприятия к внешним изменениям и созданию конкурентных преимуществ. Производство становится приспособленным к современным реалиям и определяет наиболее востребованную продукцию на рынке в определенный период времени, гибко подстраивается под выпуск особо востребованной металлопродукции.
Цифровая трансформация включает несколько направлений:
- Искусственный интеллект – система, которая анализирует информацию, делает прогнозы и самостоятельно принимает решения. ИИ способен выявить потенциальные проблемы в производстве и предотвратить аварийность, оптимизирует параметры.
- Интернет вещей – компьютерные сети и связанное с ними оборудование оснащено датчиками и контролирующими устройствами, необходимыми для сбора информации и обмена данными. Позволяет автоматически контролировать параметры металлоизделий.
- Создание виртуальных моделей – цифровых двойников, копирующих реальные изделия. Это позволяет доработать и усовершенствовать вид продукции на компьютерном устройстве, не занимая ресурс предприятия.
- Аддитивная технология – 3D-печать визуальных моделей, различных форм, индивидуальных изделий.
- С применением технологии блокчейн отслеживается происходящая ситуация и качество товаров, автоматически обрабатываются заявки, происходит управление заказами обработка платежей, что приводит к сокращению сроков поставок потребителям.
- Большие данные – с помощью этой технологии обрабатывается огромный объем неструктурированной информации, интерпретируется и визуализируются данные.
Цифровая трансформация направлена на повышение производительности, рациональное использование ресурсов, соответствие мировым трендам и пр. Внедрение цифровых технологий сокращает влияние человеческого фактора и ускоряет выход продукции на внутренний и внешний рынок.
Примеры успешного применения цифровых технологий на металлургических заводах
Цифровизация добралась и до отечественных металлургов. Вот несколько удачных примеров, где задействованы новые технологии:
- На Череповецком металлургическом комбинате внедрили программный комплекс по управлению темпом прокатки и выдачей слябов из печей на основе моделей машинного обучения. Данное решение получило название «Автотемп 2.0». Оно заменяет человека, проводя сложные расчёты в очень сжатые сроки.
- На заводе «Уральская сталь» с помощью искусственного интеллекта и других цифровых технологий стали получать инновационную продукцию – криогенные и биметаллические марки сталей.
- Магнитогорский металлургический комбинат (ММК) на всех этапах производственных процессов установил систему по сбору данных для дальнейшего анализа, благодаря чему создано оборудование для точного дозирования легирующих элементов в сплавах. С помощью цифровых устройств удалось оптимизировать закупку сырья, а при помощи 3D-печати создать формы сложной конфигурации для отливки высококачественного металла.
- На «ВИЗ-Стали» внедрили технологию предиктивной диагностики термического оборудования. Она позволяет оценивать состояние механических узлов и подшипников в реальном времени, заблаговременно устранять неисправности и минимизировать риски внеплановых простоев.
Инновация в металлургии: вызовы и новые возможности
Металлургическая отрасль особо реагирует на кризисы, которых в нашей стране за последние годы больше, чем когда-либо. На рынок металлов повлияли период пандемии, жесточайшие санкции, которые нарушили все логистические цепочки, сокращение экспорта. Все эти события негативно повлияли не только на отрасль, но и на экономику в целом. Возникли проблемы с изменением структуры и географией сбыта, с поставками и клиентами, с импортом оборудования и комплектующих. Но, несмотря на все трудности и препятствия, инвестирование в отрасль не прекратилось, спрос на металлопродукцию только растет.
В 2022 г. РФ на 26 млн долларов экспортировала черного металла, почти 4 млн т готовой продукции, в том числе плоского проката. Также растет экспорт редкоземельных металлов, без которых не обойтись в микроэлектронике, автомобильной и авиационной отрасли, в создании солнечных батарей и ветровых турбин.
Приоритетными задачами отрасли являются достижение технологического суверенитета, наращивание темпов производства и адаптация к новым реалиям времени. Российская отрасль металлургии остается одной из ведущих составляющих международного рынка и ее стратегическая цель – сохранить конкурентоспособность на длительное время. Для этого на предприятиях внедряются инновационные технологии, которые в большей степени влияют на развитие отрасли и ее дальнейшие перспективы.
Типы инноваций и их роль в развитии металлургической промышленности
Инновациями последних лет являются:
- высокоэффективные печи для переработки шлаков и отходов цветных металлов, в том числе карусельного типа, снимающие напряжение в подовой части;
- индукционные плавильные агрегаты для получения новых высокопрочных сталей с разной химической модификацией;
- роботизированные системы и производственные линии;
- новые методы обработки металла, в том числе флотационная технология получения серебра из кеков цинкового производства;
- экологическая модернизация печей с внедрением фильтров от выхлопных газов;
- изготовление обсадных и компрессорных труб премиального класса, работающих в условиях экстремальных температур и давления;
- мембранная технология очистки сложных растворов с металлами от сульфатов;
- использование возобновляемых источников энергии в производстве;
- применение синтетических легкоплавких флюсов при плавке металла с целью рафинирования шлаков;
- поперечная клиновая прокатка металла для изготовления высокоточных деталей оборудования.
Инновационные технологии способствуют разработке новых марок металла с повышенным качеством, выпуску современных изделий, помогают адаптироваться компаниям под условия, диктуемые мировыми трендами, и корректировать ранее утвержденные стратегии.
Проблемы и препятствия на пути внедрения инноваций
На экономический спад отрасли повлияли бурные экономические и политические события в 2022 г., которые заставили переориентировать промышленность на внутренний рынок и поменять поставки с Запада на Восток. В связи с этим пришлось понести потери и восстанавливаться, изыскивая пути для дальнейшего развития.
Так как металлургия – отрасль капиталоемкая, внедрение инноваций нуждается в больших инвестициях и помощи со стороны государства. Второе препятствие заключается в сложности новых технологий, для их разработки и внедрения требуются высококвалифицированные специалисты и много времени для их освоения. Третье – использование чистых и «зеленых» технологий для отрасли, которая пока не отличается экологичностью, нужны большие финансовые вложения.
Технологические тренды в металлургии
Основные тренды в металлургии — это модернизация и внедрение цифровых технологий, выплавка легированных сталей любого состава в электродуговых печах или конверторным методом – продувкой кислородом жидкого сплава. Главной повесткой является автоматическое управление работой печей и обработка металла новым электрохимическим или магнитным импульсным способом, гидроабразивной или лазерной резкой, а также вторичная переработка сырья в связи с постепенным и неуклонным истощением ресурсов руды.
Заключение
Цифровизация в металлургии позволяет предприятиям адаптироваться к глобальным трендам, быть гибкими и адаптивными к меняющимся условиям рынка, повышать эффективность, мощность, производительность, качество продукции, расширять ассортимент, снимать риск сбоев и аварий, уменьшать затраты на производство и учитывать экологический аспект развития отрасли.
