Ничего не создается из ниоткуда и не исчезает в никуда – все лишь переходит из одной формы в другую. Подразделение Danieli Centro Recycling, являющееся частью компании Danieli, применяет данную концепцию для разработки своих технологических решений, дающих стальному лому вторую жизнь.
В настоящее время производство стали из металлолома признано наиболее перспективным направлением развития черной металлургии с точки зрения возможности отрасли снизить негативное воздействие на окружающую среду. Понимая потенциал стального лома и значимость этого ресурса в повседневной работе металлургических предприятий, Danieli стала новатором и одной из ведущих компаний в данной области.
В последнее время в промышленности резко активизировался процесс слияний и поглощений. Компании стремятся к укрупнению, чтобы расширить и диверсифицировать свой портфель, занять более прочные позиции на рынках. В мире растет потребность в оборудовании, способном непрерывно работать с высокой производительностью. В металлургии, наряду с заказами на поставку технологических линий и агрегатов, растет спрос на вспомогательное оборудование, в том числе на установки, способные производить высококачественный шихтовой лом. Группа Danieli не стоит в стороне от этих процессов. Так, в 2010 году ее частью стала компания Lynxs, крупный производитель шредерных установок.
В 2012 году к Danieli присоединилась немецкая компания Henschel, основанная в 1810 году и ставшая мировым лидером в сегменте оборудования для подготовки тяжелого лома.
Сегодня закупочная стоимость сырья составляет 80% суммарных эксплуатационных расходов современного ЭСПЦ, а значит, ее снижение представляется более важным, чем снижение себестоимости передела.
Исходя из этого, а также из необходимости сокращения выбросов CO2, Danieli разработала комплексный процесс Digiscrap, начинающийся с прибытия лома на завалку в ДСП и позволяющий снизить воздействие на окружающую среду в соответствии с целевыми показателями, установленными ООН на 2030 год.
На интегрированном металлургическом комбинате, перерабатывающем первичное сырье и применяющем для этого традиционную производственную схему, выбросы от доменных печей составляют порядка 2 т CO2 на 1 т продукции. В случае использовании лома даже при текущем уровне развития электросталеплавильных технологий выбросы составляют лишь одну двадцатую часть от этого объема. А после перехода на предлагаемые компанией Danieli новые технологические решения данный показатель сократится вдвое.
Повышение эффективности переработки лома до максимума благоприятно сказывается на всей технологической цепочке. Важнейшую роль при этом играет степень извлечения из металлолома присутствующих в нем цветных металлов. Благодаря этому, с одной стороны, ломозаготовительный бизнес выводится на качественно иной уровень экономической эффективности, а с другой – уменьшается воздействие промышленности на окружающую среду за счет улучшения оборачиваемости стального лома. В целом эти возможности позволяют ускорить переход отрасли от традиционной технологической схемы к производству высококачественной стали из вторичных ресурсов, открывая для такой продукции новые рынки.
Отбор и очистка материала – еще один ключевой аспект повышения производительности и рентабельности металлургического производства.
Так, использование пластика, содержащегося в отходах автомобильного лома, дает огромные возможности не только в плане утилизации. В частности, можно говорить о его применении в ДСП в качестве восстановителя расплава.
Все перечисленные аспекты, несомненно, приобретут еще большую важность по мере продвижения к «зеленой» металлургии. А что касается лома, он станет важнейшим металлургическим сырьем, эффективная и прибыльная переработка которого будет рассматриваться как обязательное условие принимаемых в отрасли решений.
От интуиции –к стратегии
Для Danieli, которая продолжала углубляться в разработку технологий для обеспечения эффективного рециклинга, основной задачей на очередном этапе стало создание комплекса по подготовке лома и его передаче со скрапового двора к ДСП. Данная технология, как и многие другие, была призвана поддержать конкурентоспособность сталеплавильного производства в условиях растущих требований к снижению выбросов CO2 и значительной волатильности на рынке лома. Благодаря этим инновациям металлурги добиваются следующих результатов:
- производительность ЭСПЦ выводится на максимальный уровень;
- повышается качество металла, исключаются потери производственного времени, обусловленные низким качеством лома (например, на лабораторный анализ и отбраковку);
- сокращаются операционные затраты;
- снижаются выбросы CO2.
Комплексный процесс Digiscrap позволяет полностью контролировать технологическую цепочку от момента получения лома до выдачи выплавленного металла.
В состав этого комплекса входят следующие технологии и технические решения:
- Q-ESP – эффективная переработка, уплотнение, очистка и сортировка лома (выгода от выделения отдельных материалов в процессе переработки);
- подача переработанного лома в ЭСПЦ, на закрытый скраповый двор либо в систему непрерывной завалки шихты от Danieli;
Q-SYM2 – автоматическая классификация и отслеживание лома (в том числе автоматические краны, системы контроля завалки и наличия лома); - Q-MELT – адаптивная АСУ ТП с функциями динамического регулирования параметров, формирования требований к составу шихты и отслеживания остаточных элементов.
Комплекс средств автоматизации отвечает за обработку всей поступающей информации и сбор данных для непрерывной оптимизации технологической цепочки.
Кроме того, возможности системы могут быть расширены посредством запатентованной Danieli технологии производства синтетического углерода SYNCA, позволяющей получать дополнительную выгоду от переработки автомобильных шредерных отходов путем переработки тяжелых пластиков в брикетированный и гранулированный синтетический углерод, применяемый в дуговых сталеплавильных печах. Наконец, разработанная Danieli система Scrap-to-Melt («лом в расплав») способна уплотнять лом, выполнять его поточную очистку и обеспечивать контроль его состава.
Долгое время лом считался итоговым продуктом жизненного цикла стали. Однако металлургия продемонстрировала высокую ценность этого ресурса и его неограниченный потенциал для повторного использования. Следуя лозунгу «быть на шаг впереди», Danieli показывает приверженность долговременной стратегии, предполагающей постепенный переход от традиционных технологий к металлургическому процессу будущего, основанному исключительно на переработке лома в качестве основного сырья. История и технологические достижения Danieli свидетельствуют о ее стремлении к увеличению своего вклада в создание «зеленой» экономики.
Цифровой скраповый двор
Управление сырьевым складом и скраповым двором – один из важнейших процессов как с точки зрения обеспечения доходности металлургического бизнеса, так и для прогнозирования результатов производства.
Ориентируясь на эти цели, Danieli Centro Cranes прикладывает значительные усилия к разработке технологий, позволяющих интегрировать связанные с ломом процессы в цифровое производство.
Для полного задействования потенциала эффективного комплексного производства необходимо переосмыслить интеграцию принимаемых человеком решений и работы оборудования. Особенно это важно в случае монотонных процессов, где замедление оборудования до темпа человека недопустимо.
Исходя из этого, Danieli переосмыслила подход к управлению скраповыми дворами и создала систему второго уровня – Q-SYM2.
Эта система автоматизации, включающаяся в работу с момента поступления лома, основана на средствах отслеживания и контроля, расположенных как в пролетах двора, так и на мостовых кранах. Она способна автоматически выполнять различные функции: оцифровывать материалы посредством видеокамер; формировать паспорта лома, в том числе с привязкой к данным системы ERP; отслеживать материалы в пределах скрапового двора – начиная с прибытия и заканчивая погрузкой в систему непрерывной завалки и бункеры; в реальном времени вести учет запасов.
Управление скраповым двором при помощи системы Q-SYM2 имеет ряд неоспоримых преимуществ. Среди ключевых особенностей и принципиальных решений следует отметить:
- четкое выполнение повторяющихся операций автономными кранами на основании запланированных и заданных схем;
- надлежащая организация хранения материалов;
- полная прослеживаемость материалов от приемки до завалки в печь.
Обновление данных происходит в режиме реального времени с подробным документированием показателей качества и весовых характеристик.
Эта функция является неотъемлемой частью скраповых дворов Danieli благодаря интеллектуальным кранам, оснащенным средствами автономной работы, контроля и инициирования из помещения управления, а также при необходимости ручного управления. И здесь на сцену выходит система Q-SYM2, обеспечивающая диспетчеризацию, планирование и синхронизацию работы кранов. Система оптимизирует и определяет задачи для каждого крана с учетом потребностей, идентифицируя в режиме реального времени местонахождение требуемых для текущего состава шихты материалов.
На эффективном производстве учитывается не только завалка лома в печь, но и его плавка. Поэтому регистрирование параметров лома крайне важно для построения корреляции с последующим процессом ведения плавки.
Danieli разработала специализированный алгоритм определения и регистрации веса лома в каждом слое, загружаемом в бункер или в транспортер печи. Внесенные данные передаются в ДСП, где используются для расчета идеальных и оптимизированных режимов ведения плавки.
Знание точного состава шихты в каждом бункере позволяет динамически регулировать режимы ведения плавки путем воздействия непосредственно на температуру внутреннего корпуса печи, остаточное содержание элементов и баланс химической и электрической энергии.
Кроме того, установление корреляции между характеристиками лома и процессом выплавки дает дополнительные преимущества в части остаточного содержания примесей, электрических режимов ожидания и ведения плавки, а также этапов вдувания и сжигания углерода, которые ведутся динамически, а не статически.
Повышение адаптивности к составу шихты позволяет оптимизировать затраты, удельную энергоемкость процесса и время нахождения под током.
Оптимизации процесса ведения плавки также можно достичь путем анализа остаточного содержания примесей. Так, при известном составе лома система позволяет прогнозировать содержание таких элементов, как медь и никель, динамически анализируя заваливаемую в печь шихту.
В целом система Q-SYM2 отличается большой гибкостью, обеспечиваемой высокой степенью автоматизации, и позволяет существенно повысить качество работы с ломом вплоть до его плавления.
Текст: Сергей Петров, фото: danieli.com