Сотрудничество — главное слово этого десятилетия. Но когда технологические лидеры металлургической отрасли — ABB и Tenova — объединили усилия, надежды на экологичность важнейших металлов сделали шаг вперед. Представьте себе оптимизированную работу электродуговых печей.
«Помимо революционной технологии, которую мы разработали вместе, для меня огромная радость сотрудничать с ABB», — говорит Андреа Грасселли, руководитель отдела предложений по электродуговым печам (ЭДП) и печам-ковшам (ПК) в компании Tenova, ведущем разработчике и поставщике устойчивых решений для экологического перехода металлургической промышленности.
«В то время говорить об устойчивом развитии было не принято», — вспоминает Грасселли производство стали в 2017 году. Но обе компании обладали славной историей постоянного технологического развития, «поэтому мы объединили это наследие, чтобы по-настоящему извлечь максимум из нашего опыта и реальных референсов, и именно тогда мы начали говорить об устойчивом развитии».
Tenova и ABB сотрудничали над различными клиентскими проектами на протяжении последнего десятилетия, но в 2017 году две компании сели за стол переговоров, чтобы объединить две ключевые технологии. Их цели включали повышение эффективности и надежности процесса плавки в крупных электродуговых печах, а также повышение гибкости ЭДП в отношении разнообразия используемых шихтовых материалов при сохранении высочайшего качества стали.
Грасселли отмечает: «Мы были уверены, что наша технология Consteel® для ЭДП была хорошей, достаточно эффективной и правильной с точки зрения экологичности на рынке стали, но возникла необходимость рассмотреть другие металлические шихтовые материалы, такие как железо прямого восстановления, чтобы заменить металлолом, запасы которого ограничены».
Заεим Мехрабан, мировой менеджер по продажам ABB Metallurgy (слева), и Андреа Грасселли, руководитель отдела предложений по электродуговым печам и печам-ковшам Tenova (справа).
Моменты плавки
Технология электромагнитного перемешивания (EMS) от ABB применяется на сотнях электродуговых печей для более эффективного перемешивания расплава, снижения операционных затрат и повышения производительности при одновременном минимизации образования «настылей» — скоплений затвердавшего шлака на подине печи, которые снижают эффективность печи и трудно поддаются удалению.
«У нас было общее видение повышения экологичности металлургической промышленности за счет инноваций», — говорит Заεим Мехрабан, мировой менеджер по продажам металлургического оборудования в ABB.
Сегодня поток жидкого металла устремляется в сторону стали, производимой без использования ископаемого топлива. На протяжении десятилетий электродуговые печи (ЭДП), являющиеся лидерами в переводе производства стали на экологически чистую электроэнергию, уступали по производительности доменным печам на ископаемом топливе примерно на 15–20 процентов. Но этот конкретный камень преткновения на пути энергетического перехода отрасли был преодолен с помощью индивидуального решения от Tenova и ABB, в результате чего ЭДП практически сравнялись с доминирующим методом первичного производства стали — связкой «доменная печь — кислородный конвертер» (ДП-КК).
ABB разрабатывает электромагнитные перемешиватели уже около 80 лет. В 2011 году компания представила ArcSave® — революционное решение в области теплообмена в расплаве ЭДП, которое работает без физического контакта с подиной печи. ArcSave® ускорил скорость плавления лома, тем самым снизив общее энергопотребление и помог сталеварам получать точную температуру выпуска для различных марок стали, способствуя плавному выпуску. Однородный расплав, обеспечиваемый ArcSave®, также повысил безопасность и надежность процесса, а также сократил случаи обрушения лома.
Технологическое сотрудничество объединяет преимущества непрерывной загрузки лома в ЭДП Consteel® от Tenova и выгоды от повышения эффективности электромагнитных перемешивателей ABB в едином высокопроизводительном решении.
Лидерство в непрерывной загрузке
Когда ABB начала сотрудничество с Tenova над системой EMS, разработанной для повышения производительности их ЭДП Consteel®, технология Consteel® уже зарекомендовала себя более чем на 75 установках по всему миру. Ее уникальный процесс предварительного нагрева и непрерывной загрузки в ванну жидкой стали был намного эффективнее обычных систем, использующих прямую передачу энергии твердым материалам в традиционных ЭДП с верхней загрузкой. Сегодня количество установленных ЭДП Consteel® превысило 100 единиц.
«В то время мы знали о преимуществах электромагнитного перемешивателя на электропечах с верхней загрузкой, — говорит Грасселли, — и мы хотели применить это к нашей специфической асимметричной печи Consteel®. Нам нужно было решить проблему образования зоны с более низкой температурой с одной стороны печи Consteel® и горячей точки с противоположной стороны, поэтому наша совместная команда решила повернуть систему ArcSave® EMS на 90 градусов по отношению к печи, чтобы быстро гомогенизировать холодные и горячие зоны».
Полученная система Consteerrer® EMS также имеет уникальный рабочий профиль, соответствующий технологии Consteel®. «Печь Consteel® работает на протяжении всего технологического времени в условиях плоской ванны с жидкой сталью внутри, поэтому Consteerrer® спроектирован так, чтобы работать в течение всего времени подачи питания», — поясняет Грасселли.
Интегрированные технологии сокращают время процессов и потребление энергии, что снижает затраты и способствует экологичности. Улучшенный контроль над операционными практиками обеспечивает гибкость в отношении альтернативных шихтовых смесей. Consteel® с Consteerrer® позволяет оптимизировать использование железа прямого восстановления (DRI), горячебрикетированного железа (HBI) и губчатого железа (низкочистого чугуна) по мере их доступности и необходимости.
Продуктивное партнерство
Итальянская компания Acciaieria Arvedi стала первым производителем стали, внедрившим результаты сотрудничества Tenova и ABB. В 2018 году она заказала ЭДП Tenova Consteel® емкостью 450 тонн и диаметром 9,1 м, оснащенную системой Consteerrer® EMS, для своего завода в Кремоне.
Окончательная приемка системы была подтверждена в 2022 году вместе со стабильным улучшением процессов по сравнению с предыдущими технологиями. К ним относятся: более низкая на 18 градусов Цельсия температура выпуска и снижение потребления электроэнергии на 3,6 процента, что в совокупности обеспечивает сокращение выбросов CO₂ на предприятии на 38 000 тонн в год. Производительность ЭДП увеличилась на 5 процентов, а конечное содержание кислорода в стали ЭДП снизилось на 17 процентов.
Самые производительные доменные печи сегодня могут достигать скорости 450 тонн стали в час. Производительность установки Arvedi составляет около 415 тонн в час. Тем не менее, Грасселли говорит, что разрабатываемые в настоящее время печи Tenova превзойдут этот показатель. «Мы очень близки к производительности доменной печи, — говорит он, — и мы не смогли бы достичь этого уровня без Consteerrer® — это было бы невозможно». Мехрабан добавляет: «Пять лет назад ЭДП на 200 тонн считалась большой, но производственные мощности за последнее время существенно выросли».
Электромагнитное перемешивание ускоряет скорость плавления лома, тем самым снижая общее энергопотребление и помогая сталеварам получать точную температуру выпуска для различных марок стали, способствуя плавному выпуску из ЭДП.
Императив безопасности
Он также подчеркивает, что электромагнитное перемешивание (EMS) повышает безопасность производства стали. «Поскольку оборудование обеспечивает технологический контроль — контроль ванны, температуры и однородности — процесс становится более надежным и, следовательно, более безопасным», — говорит Мехрабан. Будучи бесконтактным, то есть не имеющим физического контакта с печью или расплавом, EMS также устраняет необходимость в конкурирующих технологиях, таких как донная продувка газом, при которой струи таких газов, как аргон, используются для перемешивания расплава через отверстия в подине печи. «Каждое отверстие в печи представляет собой риск, и хотя вероятность выхода из строя уплотнений очень мала, последствия слишком велики, чтобы их игнорировать. Более крупным печам может потребоваться до семи дополнительных отверстий для струйного впрыска, и многие сталелитейщики сочли эти риски слишком большими».
Tenaris является дочерней компанией Tenova, входящей в группу Techint, и гордится тем, что является одной из самых безопасных сталелитейных компаний в мире. In 2023 it ordered its first Consteel® EAF, also equipped with Consteerrer® for its Campana plant in Argentina, как из соображений безопасности, так и из соображений качества. «Они производят бесшовные трубы, что требует стали чрезвычайно высокого качества; это одна из самых требовательных марок стали для производства», — объясняет Грасселли. «И они должны производить ее, используя изменяющуюся металлическую шихту — большое количество ГБЖ и, вероятно, в будущем поступающее DRI, — поэтому Consteerrer® поможет повысить их гибкость».
Интегрированный технологический пакет ABB и Tenova отвечает многим потребностям современных сталелитейщиков.
Ternium — еще одна компания группы Techint, которая строит ультрасовременный новый сталелитейный завод в Пескерье, Мексика. Здесь это объединение выступает в качестве одной из основных технологий проекта стоимостью 2,2 миллиарда долларов США, производственная мощность которого составит 2,6 миллиона тонн высококачественной стали в год для сектора электромобилей в автомобильной промышленности. Consteerrer® обеспечит эффективность, которая поможет повысить экологичность завода и снизить эксплуатационные расходы.
Неоспоримые конкурентные преимущества
Турецкий рынок стали является одним из самых жестко конкурентных в мире, и заводу Hasçelik в Османие требуется новая производственная линия для выпуска как высококачественной стали для автомобильных рынков, так и коммерческой продукции, такой как арматура. Гибкость имеет ключевое значение, а сокращение операционных расходов (OpEx) на коммерческую сталь стоит на втором месте по важности. Hascelik вскоре установит 60-тонную ДСП Consteel® с системой EMS, печь-ковш и сдвоенный вакууматор. «В данном случае Consteerrer® обеспечивает как гибкость, так и сокращение энергопотребления примерно на 15 киловатт-часов, позволяя Hasçelik иметь одну из самых экологичных и эффективных ДСП в Турции», — говорит Грасселли.
POSCO в Южной Корее представляет собой другой пример использования. Являясь одним из крупнейших производителей стали в мире, POSCO производит более 40 миллионов тонн стали ежегодно, опираясь на 95 процентов на доменные печи и конвертеры. Компания решила ускорить переход на экологичные технологии и объявила тендер на ДСП, который Tenova и ABB выиграли благодаря своей интегрированной технологии.
Мехрабан говорит: «POSCO — очень грамотный сталелитейщик и постоянный клиент ABB. Они уже понимали преимущества технологии ArcSave®, поскольку мы поставляли перемешивающее устройство для ДСП с верхней загрузкой еще в 2015–2016 годах. Делая эту новую инвестицию в очень большую печь для обеспечения высокой производительности, они знали, чего хотели».
Дополнительные препятствия, которые необходимо преодолеть
Остаются и другие проблемы на пути к широкому внедрению более экологичных технологий ДСП, такие как местная доступность достаточного количества электроэнергии из возобновляемых источников и государственная политика, стимулирующая крупные инвестиции в замену печей и процессов, работающих на ископаемом топливе и все еще демонстрирующих высокую производительность, на ДСП. Но Мехрабан говорит, что отрасль сходится во мнении, что этот переход неизбежен, причем улучшение экологичности теперь является основным стимулом для сталелитейщиков менять технологии; а производительность, гибкость, безопасность и снижение затрат являются важными факторами при принятии решений.
На вопрос, чем они больше всего гордятся в сотрудничестве ABB и Tenova, Мехрабан отвечает: «У каждого из нас есть очень четкое ценностное предложение». То есть Consteel® от Tenova, в отличие от обычных ДСП с верхней загрузкой, предлагает беспрецедентную эффективность благодаря своему уникальному процессу, в котором расплав предварительно нагревается и непрерывно загружается в ванну жидкой стали; а Consteerrer®, являющийся индивидуальной разработкой технологии ArcSave от ABB, обеспечивает однородное распределение температуры в расплаве ДСП, ускоренное плавлений лома, снижение энергопотребления и содействие плавному выпуску плавки без задержек. «Мы страстно работали вместе, чтобы донести эту совокупную ценность до наших клиентов».
Грасселли соглашается: «То, как мы общаемся друг с другом как коллеги, делает меня по-настоящему счастливым каждый раз, когда у меня есть возможность взаимодействовать с нашими коллегами в Швеции».
«Наша общая страсть к инновациям и вера в важность экологичности — это то, что объединило ABB и Tenova, но когда я оглядываюсь на свою карьеру, больше всего мне запомнится командный дух людей. Я рад видеть, что еще мы можем сделать вместе для повышения эффективности и уменьшения углеродного следа производства стали», — говорит Мехрабан.
