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.

Коренные изменения структуры сталеплавильного производства в мире привели также к изменению географии размещения новых металлургических заводов. Последние 10-15 лет в противовес традиционным крупным производителям стали, как США, Япония, Германия, Россия, Украина, Англия, Франция, Италия и т. д., в мире появились новые крупные производители стали в Юго-Восточной Азии как Китай, Южная Корея, Индия, Тайвань, Индонезия и другие, которые вместе с Японией в 2003 г. произвели около 350 млн. т стали в год. Сегодня, Китай по годовому объему производства стали прочно занимает 1-е место в мире, оттеснив на 2-е место Японию, на 3-е - США, на 4-е - Россию, на 5-е - Германию, на 6-е Южную Корею. Изменилось распределение объемов потребления металлопродукции по регионам мира, так, в странах Юго-Восточной Азии, включая Японию, сегодня потребляется более 300 млн. т стали, что является одним из главных причин их бурного экономического роста. Основными потребителями здесь являются Китай, Япония и Южная Корея, которые имеют высокие темпы роста ВВП, особенно в Китае. Потребление стальной продукции в мире к 2008 г. прогнозируется на уровне 860-870 млн. т/год.

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.

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.

III кластер объединяет мини-заводы мощностью 600-2000 тыс.т/год. Эти заводы, как правило, в основе своей деятельности используют стратегию минимизации издержек имеют несколько технологических линий. К их числу можно отнести мини-заводы, появившиеся в последние годы, оснащенные литейно-прокатными модулями для производства тонкого листа.

Таким образом, при развитии и размещении заводов черной металлургии в Казахстане необходимо исходить из принципа, что мировое кластерное развитие в основе имеет региональный подход, о чем было особо отмечено в работах [7, 8]. Эти работы являются важными ориентирами для создания наукоемких, высокотехнологичных заводов черной металлургии в республике.

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.

Значительна потребность в качественных конструкционных машиностроительных сталях, работающих в условиях износа и трения с повышенной прочностью, вязкостью и прокаливаемостью. Республика завозит весь класс нержавеющих, кислотоупорных, жаропрочных, шарикоподшипниковых, рессорно-пружинных, инструментальных и метизных и других сталей. Основная номенклатура металлопродукции из указанных сталей широко используется в качестве арматуры нефтеперерабатывающих установок, конусов насосов, работающих под давлением в горячих нефтяных средах, в аппаратах для азотной и фосфорной кислот и в качестве многих деталей общего, транспортного, химического и сельскохозяйственного машиностроения.

Отсутствие в республике приведенного выше неполного перечня лишь основных групп конструкционных сталей дает основание полагать, что в ближайшие годы это может явиться серьезным тормозом в реализации программы «Индустриально-инновационного развития» экономики Казахстана. Одним из стратегических направлений является создание новой структуры сталеплавильной промышленности Казахстана путем строительства наукоемких высокотехнологичных производств, предназначенных для выпуска высококачественной конкурентоспособной в мировом рынке металлопродукции. Стратегия развития черной металлургии в республике в 2004-2015 гг. должна быть составной частью общей концепции развития этой отрасли в мире и исходить из стратегии развития «Казахстан - 2030». В связи с этим по прямому поручению Президента Республики Казахстан Н.А. Назарбаева и Правительства РК в 1995-1997 гг. под руководством автора этой статьи с участием ведущих специалистов Московского государственного института по проектированию металлургических заводов (Гипромез) выполнена техника экономическая оценка строительства электрометаллургического мини-завода по производству 350 тыс. т/год сортовой металлопродукции из качественных углеродистых, легированных и нержавеющих марок стали. В 1998-2002 гг. закончено технико-экономическое обоснование и осуществлена привязка вышеуказанного завода на площадке ОАО «Химпром» в г. Тараз. Технико-технологические параметры мини-завода, степень управления процессами от загрузки шихты до получения готовой продукции отвечает лучшим мировым аналогам и входит во вторую группу кластеров, объединяющих мини- заводы мощностью от 350-600 тыс. т/год. Технологическая схема завода: 60-тонная дуговая сталеплавильная печь; 60-тонная установка печь-ковш; трех ручьевая криволинейная машина непрерывного литья заготовок непрерывный прокатный стан 350/150 с проволочным блоком. Для производства нержавеющих сталей предусмотрена установка вакуумно-кислородного рафинирования [6].

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.

4.1. Опираясь на тезисный план текст, составьте его реферат-конспект.

4.2. Напишите реферат-доклад (реферативное сообщение) на основе текста реферата-конспекта.

Задание 5. На основе информации текстов «Алмаз» составьте реферат-обзор.

Алмаз

"В мире минералов самим прекрасным является самое про­стое", - эти слово великого Гёте как нельзя точнее выражают суть самого знаменитого, самого ценного из минералов - алмаза. Он состоит из чистого углерода, как и его "неблагородный" родственник - обыкновенный уголь, но носит множество пышных титулов: "король "камней", "красивейший цветок света", "сгус­тившийся свет солнца, охлаждённый временем".

На языках народов мира, знакомых с алмазом, его имя звучит по-разному, но отражает главную особенность камня: несокрушимый, неодолимый, победитель металлов. Он действительно наиболее твёрдый из известных нам минералов и обладает несо­мненными достоинствами: прозрачностью, сильным блеском, вели­колепной цветовой игрой - все краски радуги прячутся под его холодной прозрачной поверхностью.

В глубь веков уходит дата открытия первого месторождения в Индии. Со временем месторождения сверкающего алмаза множи­лись - Бразилия, Южная Африка, Намибия, Конго, Венесуэла, Калимантан…

Ювелирные, то есть пригодные для огранки, алмазы не всегда безукоризненно чисты и прозрачны. Самые редкие среди них бесцветные, идеально прозрачные, чуть-чуть голубоватые, лишённые трещин и включений. О таких алмазах говорят, что они чистой воды. Основная масса ограночных алмазов окрашена - слабо или интенсивно - в желтый, розовый, голубой, зелёный цвета. Из окрашенных камней особо славится серо-стальной с ос­трым блеском и исключительной "игрой" алмаз, удостоенный собственного имени - тиффаниит.

Алмаз не всегда был королем камней. Лишь изобретение в ХV веке бриллиантовой огранки голландцем Людвигом ван Беркемом вызволило таившуюся в нём феерию красок, бликов.

Бриллиант - дитя мастерства и математики. Самым опытным мастерам доверяют разметку кристаллов. Нужно не только убрать из камня трещинки, пятнышки, помутнения, но и точно рассчи­тать и наметить будущие грани. Если мастер ошибётся, алмаз не станет бриллиантом.

Первые бриллианты были скромно сияющими звездочками с десятком граней. Нынешние "короли камней" украшены доброй сотней граней. И это не предел. Поиск совершенства продолжа­ется.

В основе классических- типов огранки алмазов лежит вось­мигранник. А инженер Максимо-Эльбе решил пересчитать оптиче­ские свойства алмаза, взяв за основу несимметричную площадку будущего бриллианта с девятью, одиннадцатью и т.д. гранями. Результат превзошел ожидания: "непарный" бриллиант, или "импариант", оказался очень эффектным, ярким, праздничным. Дело в том, что в простом бриллианте отражённый лучик света выхо­дит через одну грань, а в "импарианте" - через две, и перели­вающаяся цветовая радуга поучается гораздо шире и ярче.

При первичной обработке ювелирных алмазов - обкалывании - всегда велики отходы, остается много крошек и пластинок не­правильной формы. Мелкие крошки гранит пирамидкой - "розой". Из общей массы сырья весом в один карат, а это всего 0,2 грам­ма получается около трёхсот сверкающих капелек-"розочек". Их используют как бордюр для обрамления крупных камней. А вот пластинкам из "отходов" раньше не находили достойного приме­нения. Но было так до поры до времени.

В 60-х годах появились сообщения о завершении тринадцатилетних поисков нового типа, огранки, получившего имя "принцесса". Плоскую пластинку алмаза с лицевой стороны шли­фуют и полируют, а с "изнанки" рассекают У-образными канав­ками. Эффект такой огранки поразителен! Ослепительные: цветовые волны заливают поверхность камня при малейшем повороте.

"Принцесса" обладает массой и других несомненных преиму­ществ - требует небольшого расхода сырья, позволяет нам бо­лее полно использовать алмазные отходы и, что самое важное, дает возможность стандартизировать производство бриллиантов любой формы и размера.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: