В состав ОАО "Металлургический завод им.А.К. Серова" входят Аглофабрика, Доменный цех, Электросталеплавильный цех, Станы 850, 450 и 320, Калибровочный цех с двумя отделениями. Вспомогательные цеха: железнодорожный, автотранспортный, газовый, электростанция, механический, литейный и некоторые другие.

Аглофабрика имеет в своем составе две аглоленты:

ь № 1 площадью спекания 30 м² (на консервации);

ь № 2 площадью спекания 50 м².

Требуется проведение реконструкции с установкой газоочистки с целью уменьшения экологически вредных выбросов и улучшения качества агломерата.

Доменный цех имеет в своем составе 3 доменных печи:

ь № 1 объемом 260 м³;

ь № 3 объемом 205 м³;

ь № 5 объемом 212 м³;

Требуется поддержание печей в работоспособном состоянии с реконструкцией коксового склада и рудного двора. Также необходима модернизация литейного двора.

Электросталеплавильный цех имеет в своем составе электродуговую печь, печь-ковш, вакууматор, МНЛЗ, КСЦ, СПЦ.

Преимущества новой технологии:

- расширение сортамента и гибкости производства;

- низкая себестоимость;

- возможность поставки малыми партиями;

- чистота металла по цветным примесям;

- уменьшение цикла производства.

Крупносортный цех имеет в своем составе стан 850.

Требуется поэтапная реконструкция как стана, так и привентивно-адъюстажного оборудования и процессов, с привязкой к реконструкции сталеплавильного производства.

Сортопрокатный цех имеет в своем составе станы 450 и 320.

Требуется продолжить реконструкцию стана 320 и определить направления и сроки реконструкции стана 450 и участков, обслуживающих станы.

Калибровочный цех состоит из двух отделений в разных производственных зданиях, где установлено оборудование для термообработки, холодного волочения, обточки и полировки проката. Также в цехе создан участок и производятся нефтенасосные штанги с применением новой специальной технологии - сваркой трением штанги с ее резьбовой частью и с клиновой прокаткой соединительных частей. В комплексе с прокаткой отрабатывается технология выпуска пустотелых насосных штанг.

Требуется обновление части изношенного оборудования для обеспечения гарантированного качества.

После реконструкции сортопрокатного цеха потребуется замена оборудования для внедрения технологии волочения и обточки "из бунта в бунт" или "из бунта в пруток".

Схема взаимодействия структурных подразделений завода в производственном цикле показана на рис 3.

Рис.3 Схема взаимодействий структурных подразделений завода

Рассмотрим технику и технологию плавки в современной дуговой печи.

Минимизация расходов на сырье и энергоносители, доля которых в производстве электростали превышает 70%, является основным направлением развития техники и технологии плавки в дуговой печи.

Стальной лом. На современном этапе развития электрометаллургии, исходя из цены материалов, составляющих металлическую часть шихты, можно отметить, что металлический лом остается самым доступным шихтовым материалом. Так, по прогнозу Международного института черной металлургии к 2010 г. мировой спрос на стальной лом должен возрасти до 435-440 против 379 млн. т/год в 2000г.

Основные источники лома - это отходы, образующиеся, во-первых, при производстве черных металлов, во-вторых, при потреблении черных металлов в металлообработке и строительстве, в-третьих, амортизационный лом, образующийся в процессе ликвидации основных средств, проведении капитальных и текущих ремонтов, а также так называемого выбытия сменного оборудования, оснастки, приспособлений и инструмента, и, в-четвертых, бытовой лом и "прочие" источники его сбора - шлаковые отвалы, заводские свалки и т.п. На долю стального лома, который образуется в металлургическом производстве, приходится на сегодняшний день около 40% его общего потребления. Важно, что это наиболее качественный лом, как правило, не требующий существенной подготовки к использованию.

В настоящее время цена стального лома возрастает, при этом из-за необходимости перевозки металлолом становится дорогим, а легковесный без переработки в местах сбора - нерентабельным.

Крупные специализированные компании по переработке лома вкладывают деньги в оборудование, которое позволяет перерабатывать и смешанный, и легковесный лом. Поэтому, при сохранении объемов качественного крупногабаритного металлолома, растет доля переработанного лома. Прежде всего, пакетированного, полученного прессованием и резкой, а также шредерного.

Качество углеродистого стального лома определяется следующими основными параметрами, которые обуславливают его реальную стоимость:

замусоренность лома, характеризующаяся содержанием железа в ломе и оказывающая влияние на технико-экономические и экологические аспекты выплавки стали;

величина содержания остаточных элементов (в первую очередь таких, как медь, хром, никель, олово, молибден, цинк), которая определяет возможность выполнения требований к химическому составу готовой стали;

насыпная плотность (разделение на легкий, средний и тяжелый лом) и максимальные размеры кусков стального лома (мелкий с длиной кусков до 100 мм, средний - от 100 до 400 и крупный - до 1000 мм) оказывает непосредственное влияние на количество подвалок шихты и другие технико-экономические показатели плавки.

Плотная завалка шихты обеспечивается оптимальным соотношением различных видов лома. Как правило, в ДСП рекомендуется вводить 15-20% мелкого лома, 40-50% крупного и 30-45% среднего. Обычно насыпная плотность лома в бадье составляет 0,7-0,9 т/м³.

Форма и размер кусков лома определяют скорость плавления и, соответственно, расход энергии. Различие в размере "идеального" и "трудного" лома может существенно повысить расход энергии (до 40 кВт*ч/т). При наличии в ломе органических соединений, пластмасс, дерева, воды, льда, бетона расход энергии может увеличиться на 30 кВт*ч/т.

На расход энергии влияет количество загружаемых бадей шихты. Считается, что загрузка каждой бадьи требует дополнительных затрат энергии около 10 кВт*ч/т, при том работа печи с жидким остатком способствует более стабильному горению дуг и снижает расход энергии на 15 кВт*ч/т.

Стальной лом является возобновляемым сырьевым материалом, который в промышленно развитых странах имеется в достаточном количестве. Поэтому необходимость его полнейшего использования весьма актуальна, поскольку позволяет получить экономию энергии и уменьшить выброс парниковых газов.

Металлизованное сырье. При необходимости, например, снижения содержания цветных металлов в готовой стали, наряду с металлическим ломом в шихту электропечей вводят альтернативные железосодержащие шихтовые материалы. Как правило, применение альтернативных материалов ограничено технологическими причинами и высокой ценой.

Железо прямого восстановления (DRI), к которому относятся металлизованные окатыши, характеризуется довольно высоким содержанием углерода и чрезвычайно низкой концентрацией вредных примесей (S, P, Cu, Ni, Cr, Sn, As).

Горячебрикетированное железо (HBI) при равной степени металлизации железа также отличается низкой концентрацией вредных примесей (P, Cu, Ni, Cr, Sn, As). Вместе с тем, имеет пониженную концентрацию углерода (около 0,5%) и повышенное содержание серы (примерно 0,025%).

Ввод DRI и HBI в рабочее пространство печи, проводят, как правило, непрерывно во время плавления.

Передельный чушковый чугун как шихтовый материал для электросталеплавильных печей обладает значительным энергетическим потенциалом, благодаря высокому содержанию углерода и кремния. Чушковый чугун в сравнении со стальным ломом имеет следующие особенности: низкую концентрацию цветных металлов; высокое содержание серы и фосфора; большую насыпную плотность.

Однако неоправданно большое количество чугуна в шихте требует увеличения продолжительности плавки из-за необходимости дополнительного обезуглероживания.

Применение в завалку электропечи жидкого чугуна. Энергетически выгодно из-за выделения дополнительной химической энергии, но и ввода в ванну физического тепла. Температура жидкого чугуна перед заливкой в печь составляет 1150-1350?С, при этом его теплосодержание достигает 223-272 кВт*ч/т, что обеспечивает при замене 1% лома жидким чугуном около 2,23-2,72 кВт*ч/т дополнительной энергии.

Химические реакции окисления кремния и марганца при содержании 1% жидкого чугуна в шихте дополнительно вносят около 1,40 кВт*ч/т. Содержание углерода в чугуне обеспечивает поступление тепла от его окисления в количестве 0,5 кВт*ч/кг. Кроме того, следует учитывать энергию растворения углерода, которая составляет около 0,6 кВт*ч/кг. Поэтому суммарный вклад 1% жидкого чугуна в тепловой баланс плавки составляет примерно 4,3 кВт*ч/т.

Однако, по некоторым данным, несмотря на снижение расхода энергии и сокращение продолжительности плавки, при работе на жидком чугуне, себестоимость готовой стали возрастает примерно в 1,3-1,5 раза. Стоит отметить, что в условиях дефицита стального лома и наличия избыточного количества передельного чугуна на металлургическом комбинате такой технологический вариант может быть экономически целесообразен даже для производства стали массового сортамента. Вместе с тем, существует оптимальное с точки зрения себестоимости готового полупродукта соотношение чугун - лом. Существуют расчетные данные, по которым для определенных конкретных условий производства (масса плавки 165 т) экономически оптимальное количество жидкого чугуна в шихте составляет около 30%.

На основании вышеизложенного можно заключить, что в настоящее время прямая альтернатива применению стального лома в шихте современной ДСП отсутствует, поэтому технология электроплавки стали массового сортамента с целью минимизации издержек, как правило, предусматривает загрузку в электропечь 100% стального лома.

Энергетический баланс плавки. Наиболее очевидным фактором, характеризующим повышение конкурентоспособности электростали, является реализация и постоянное совершенствование идеи высокопроизводительной ДСП.

Очевидно, что применение ДСП как плавильного агрегата позволило снизить общие затраты тепловой энергии за счет более эффективного использования энергии мощной электрической дуги при минимальной продолжительности плавки. Поэтому энергетический баланс плавки, наряду с технологическим аспектом, в значительной мере характеризует технический уровень современной ДСП - ее рациональную архитектуру, быстродействие механизмов, автоматизацию технологических операций и надежность работы устройств.

Так, общие энергетические затраты современной ДСП снижены в среднем на 25% в основном благодаря сокращению потерь тепла печью. Потери тепла сократились почти наполовину в основном за счет: сокращения общей продолжительности плавки; увеличения КПД электрической дуги; минимизации продолжительности нахождения жидкой стали в печи, применению "болота", вспенивания шлака, пневматического перемешивания ванны, автоматизации плавки, эффективного использования химической энергии монооксида углерода печной атмосферы за счет ввода дополнительного количества кислорода в рабочее пространство печи с помощью специальных устройств различной конструкции. Немаловажно, что при этом отпала необходимость в перегреве стали для проведения последующей десульфурации шлаковыми смесями, усреднения инертным газом в ковше и наведения рафинировочного шлака в печи. Положительно сказалось на тепловом балансе вторичное использование сваренного печного шлака предыдущей плавки.

Приходная часть баланса современной электропечи по структуре в основных чертах соответствует классической. Так, химическая энергия составляет около 30% и выделяется в результате: окисления компонентов шихты; химических элементов жидкой ванны; добавок, которые вводят в рабочее пространство печи, например, дисперсного углерода; при окислении графитированных электродов.

Количество энергии, которую вносят высокотемпературные источники энергии (электрическая дуга и факел топливо-кислородной горелки) составляет соответственно около 70%, при этом доля энергии, вносимой топливо-кислородными горелками незначительна и не превышает 5-7% общего прихода энергии.

Энергия высокотемпературных источников тепла.

Организация производственных процессов на предприятии, выбор наиболее рациональных методов подготовки, планирования и контроля за производством во многом определяется типом производства.

Тип производства - совокупность организационно-технических и экономических характеристик и особенностей сочетания факторов и элементов организации производства, обусловленных номенклатурой, масштабом и регулярностью выпуска продукции.

В свою очередь, номенклатура и масштаб выпускаемой продукции определяют уровни концентрации, специализации, кооперирования и комбинирования производства.

Основой классификации типов производства на предприятии являются следующие факторы:

1) номенклатура выпускаемой продукции, которая характеризует специализацию производства;

2) масштаб выпускаемой продукции (объем выпуска);

3) периодичность выпуска;

4) характер загрузки рабочих мест и их специализация, т.е. закрепление за рабочими местами определенных операций технологического процесса.

В зависимости от сочетания перечисленных форм организации производства и его элементов различают следующее типы производства массовый, серийный, единичный тип производства.

Одним из показателей для определения типа производства может служить коэффициент серийности, характеризующий уровень специализации рабочих мест.

;

где - общее число деталеопераций, выполняемых в данном подразделении (на участке, в цехе);

- число единиц оборудования (рабочих мест) в цехе.

Массовое производство характеризуется непрерывным изготовлением большого количества одних и тех же или нескольких однотипных изделий. Массовое производство ориентировано на выпуск ограниченной номенклатуры стандартизованной продукции (изделий) в больших объемах на протяжении относительно длительного периода времени, . Оборудование специальное, вид движения предметов труда - параллельный. Цехи и участки специализированны преимущественно по предметному принципу. Заводы имеют простую и четко определенную производственную структуру. Например, автомобили, тракторы, продукция сельскохозяйственного машиностроения.

Характерными чертами массового типа производства являются:

непрерывность производства однородной продукции, когда отдельные единицы выпускаемой продукции либо не отличаются друг от друга, либо имеют различия в отдельных модификациях в зависимости от комплектации конечной продукции, ориентированной на конкретного потребителя;

изготовление узлов, деталей, компонентов на специализированных предприятиях, выпускающих однотипную продукцию и входящих в структуру фирмы или производственного отделения или закупаемых у независимых фирм-поставщиков;

наличие специализированного сборочного поточного производства, основанного на выпуске продукции из унифицированных узлов и деталей установленного качества и типоразмеров, поступающих в определенной последовательности на технологическую линию-конвейер;

высокий уровень специализации производства, сосредоточение на одном предприятии выпуска изделий одного или нескольких модификаций или типоразмеров;

обязательная стандартизация и унификация деталей, узлов, агрегатов, при их конструировании и последующей комплектации;

специализация рабочих мест на выполнении конкретных операций, следующих на конвейере в определенной последовательности;

7. автоматизация технологического процесса, применение поточных методов работы;

использование рабочих невысокой квалификации, выполняющих закрепленную за каждым рабочим конкретную операцию;

небольшая длительность производственного цикла, основанного на сборочном производстве;

непрерывная диспетчеризация производства с использованием автоматизированных систем управления предприятием (АСУП);

11. полная автоматизация контроля качества с широким применением статистических методов управления качеством продукции;

тщательное планирование производства;

комплексное использование всех факторов производительности.

Основными из них являются

- узкая специализация рабочих мест на выполнение одной постоянно повторяющейся операции

- жесткое закрепление относительно небольшого числа операций за рабочими местами;

- однонаправленное движение сырья, полуфабрикатов, изделий от одного рабочего места к другому;

- расположение оборудования, рабочих мест по ходу движения технологического процесса (в соответствии с принципом прямоточности);

- широкое исполнение специализированного оборудования;

- совмещение основных и обслуживающих операций;

- ограниченная номенклатура выпускаемой продукции.

Преимущества массового типа производства;

- полное использование оборудования;

- высокий уровень производительности труда,

- самая низкая себестоимость единицы продукции за счет экономии на условно-постоянных расходах и применения высокопроизводительного оборудования;

- уменьшение длительности производственного цикла;

- сокращение объема незавершенного производства;

- ускорение оборачиваемости оборотных средств.

В результате этого появляется возможность использования поточных методов производства, организации производственных процессов и широкого внедрения механизации и автоматизации производства.

Идеальным вариантом массового типа производства является производство, которое обеспечивает непрерывность движения изделий по всем операциям производственного процесса с момента запуска исходного сырья до выхода готовой продукции.

Серийное производство (series production) - изготовление конструктивно одинаковых изделий партиями или сериями определенного размера, периодически повторяющимися через промежутки времени.

Серия - некоторое количество однотипных изделий, запускаемых в производство.

Характерные черты серийного типа производства:

изготовление сериями широкой номенклатуры повторяющейся однородной продукции;

децентрализация производственной деятельности по производственным подразделениям (отделениям, заводам и цехам), специализированным на выполнении конкретных операций, на выпуске различных по номенклатуре товаров;

изготовление продукции, как на основе предварительных заказов покупателей, так и для неизвестных заранее потребителей;

периодичность изготовления изделий сериями, обработка деталей для сборки отдельными партиями;

использование в процессе производства рабочих средней квалификации; специализация рабочих мест на выполнении нескольких закрепленных за ними операций, незначительный объем ручного труда;

небольшая длительность производственного цикла;

7. типизация технологического процесса в связи с унифицированным составом деталей и компонентов, поступающих в сборочное производство;

наличие специализированного технологического оборудования с закрепленными рабочими местами;

разные требования к обработке специализированной продукции, выпускаемой отдельными партиями, отсюда следование продукции в процессе обработки по разным маршрутам с необязательным прохождением через все цеха и участки;

10. автоматизация контроля качества изготовляемой продукции и применение статистических, методов управления качеством продукции;

Недостатками серийного типа производства являются:

- высокая длительность производственного цикла из-за неритмичной работы оборудования,

- увеличение непроизводительных затрат времени в результате частых переналадок оборудования, больших перерывов в производстве, из-за проведения работ по подготовке производства в процессе изготовления изделий.

- увеличение себестоимости единицы продукции;

- снижение оборачиваемости оборотных средств;

- сокращение производительности труда.

В зависимости от количества одновременно изготовляемых одинаковых изделий, входящих в серию, различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Мелкосерийное производство - тип организации производственного процесса, при котором подразделения или обрабатывающие центры специализируются на определенных операциях. Обрабатываемые изделия выпускаются небольшими партиями широкой номенклатуры. Регулярность чередования партии в течение года либо отсутствует, либо нерегулярна, а размеры серий неустойчивы; предприятие все время осваивает новые изделия и прекращает выпуск ранее освоенных. .

Мелкосерийное производство оснащается преимущественно универсальным оборудованием, тяготеет к единичному.

Среднесерийное производство занимает промежуточное место между мелкосерийным и крупносерийным. Для данного типа производства характерно большое количество серий ограниченной номенклатуры. Серии повторяются с известной регулярностью по периоду запуска и числу изделий в партии; годичная номенклатура все же шире, чем номенклатура выпуска в каждом месяце. За рабочими местами закреплена более узкая номенклатура операций, . Оборудование универсальное и специальное, вид движения предметов труда - параллельно-последовательный. Заводы имеют развитую производственную структуру, заготовительные цеха специализируются по технологическому принципу, а в механосборочных цехах создаются предметно-замкнутые участки.

Крупносерийное производство характеризуется закреплением за рабочим местом небольшого числа операций, а партии обрабатываемых изделий велики и устойчиво повторяются, через заранее определенные промежутки времени. В крупносерийном производстве номенклатура выпускаемой продукции устойчива, но ограничена. Рабочие места имеют более узкую специализацию, . Оборудование преимущественно специальное, виды движения предметов труда - параллельно-последовательный и параллельный. Заводы имеют простую производственную структуру, обрабатывающие и сборочные цеха специализированны по предметному принципу, а заготовительные - по технологическому. Крупносерийное производство принимает черты массового типа производства.

Развитие серийного производства и увеличение выпускаемых партий зависит от уровня специализации данного производства, углубление которой создает благоприятные условия для замены единичного производства, значительного увеличения партий, перехода к массовому производству. Увеличение партий повышает производительность труда и снижает себестоимость изделия.

Единичное производство ориентировано на выпуск штучных изделий разнообразной и непостоянной номенклатуры конкретного назначения, когда каждая единица конечной продукции уникальна по конструкции, выполняемым задачам, местоположению или по каким-либо другим важным признакам. Это делает невозможным постоянное закрепление операций за отдельными рабочими местами, . При этом типе производства применяют универсальное оборудование и в основном последовательный вид движения партий деталей по операциям технологического процесса. Заводы имеют сложную производственную структуру, а цеха специализированны по технологическому принципу.

Для этого типа производственной системы характерны:

1. широкая номенклатура выпускаемой специализированной продукции, обычно не повторяющаяся;

2. децентрализация производственной деятельности по специализированным подразделениям;

единичный неповторяющийся характер процесса производства;

изготовление продукции на основе заказов потребителей с учетом их требований на этапе согласования проекта и технико-экономической документации изделий;

использование в процессе производства высококвалифицированной рабочей силы специалистов - инженеров и рабочих широкого профиля, выполняющих большой объем ручных работ;

высокая длительность производственного цикла, когда на выпуск каждой единицы продукции затрачивается несколько недель, месяцев, лет, отсюда высокий удельный вес незавершенного производства в конце отчетного периода;

планирование деятельности фирмы в зависимости от наличия заказов и сроков изготовления каждой единичной продукции;

осуществление контроля качества продукции на индивидуальной основе - по каждому единичному изделию.

Недостатками единичного типа производства являются:

- частая переналадка оборудования,

- отсутствие детально разработанной технологии изготовления различных изделий;

- большой удельный вес ручных работ, укрупненные методы нормирования труда;

- высокая длительность производственного цикла;

- большой объем незавершенного производства;

- высокая себестоимость выпускаемой продукции.

Разновидностью единичного производства является осуществление крупных проектов (проектная система), когда все ресурсы производственной системы в данный период времени направлены на реализацию одного или нескольких проектов

К единичному производству относится выпуск крупнейших машин, уникальных приборов, оборудования, мощных гидравлических турбин и генераторов, прокатных станов, шагающих экскаваторов, атомных реакторов и других изделий, а также нестандартной продукции по индивидуальным заказам.

Отнесение предприятия к тому или иному типу производства имеет условный характер, так как на любом предприятии и даже в отдельных цехах можно обнаружить не один, а несколько одновременно существующих разных типов производственных процессов.

Особенности типов производства представлены в табл.1.

Таблица 1. Особенности типов производства

Тип производства на ОАО "Металлургический завод им.А.К. Серова" соответствует серийному типу производства.

Обоснование представлено в табл.2:

Таблица 2.

5. Движение материальных потоков

Внешний материальный поток