» » Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии
17.01.2015

Повышение уровня технических решений в области получения новых легирующих и раскисляющих материалов на основе рудных концентратов и переработки техногенных отходов влечет за собой необходимость разработки и совершенствования конкретных методик оценки эффективности этих решений. Сейчас, когда активно изыскиваются новые возможности использования вторичного сырья, практический интерес представляют уточненные методики определения "прямого" экономического эффекта от извлечения легирующих элементов При этом для всестороннего учета факторов и объективности представления показателей эффективности неизбежно привлечение нетрадиционных критериев оценки.
Дефицит средств для финансирования технического развития и организации производства на большинстве предприятий металлургического комплекса осложняет внедрение крайне необходимых мероприятий по сокращению отходов и выбросов вредных веществ. Эффективность затрат на охранные мероприятия, определенные расчетом экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству, не позволяет в полной мере представить реальный экономический эффект от внедрения соответствующих мероприятий.
В настоящей работе, посвященной повышению степени использования тугоплавких элементов в металлургии их получения и использования в производстве специальных сталей и сплавов, технические решения сформировались и выделились в три направления:
- получение и использование металлизованных концентратов молибдена (вольфрама) из рудного сырья;
- утилизация легирующих элементов методом металлизации техногенных металлооксидных и спекания мелкодисперсных отходов в собственном производстве быстрорежущих и других специальных сталей;
- рафинировочная плавка "загрязненных" отходов с избыточным содержанием раскислителя и введение в сталь полученных сплавов и лигатур.
Наилучшие результаты в первом направлении были получены при внедрении и многолетней эксплуатации на 3AЛ'Ke технологии получения КММ.
Разработанный технологический регламент получения KMM с наперед заданными технологическими свойствами, его использование в качестве легирующего материала выявили рад факторов, которые не учитывались при оценке экономической эффективности, как при производстве, так и в области применения. К числу таких факторов, получивших развитие в техническом решении проблемы ресурсосбережения и оказывающих существенное влияние на ее эффективность, следует отнести: исключение использования в качестве восстановителя дорогостоящих порошков кремния и алюминия и замены их углеродосодержащими отходами; исключение операции разделки крупных плавленых слитков на мелкие куски и др., которые снижают себестоимость передела восстановления рудных концентратов. Методические рекомендации по оценке эффективности мероприятий направленных на ускорение научно-технического прогресса, устанавливают общие направления оценки новой техники и технологии. Конкретное техническое решение по использованию KMM в качестве легирующего материала при определении его экономической целесообразности требует использования не только общих рекомендаций, но и учета оригинальных критериев сопоставления. В частности, к числу таких критериев сопоставления относится расчет балансов по элементам, вносимым и усваиваемым при выплавке металла, и сравнение расхода элемента, заданного шихтой, с содержанием его в готовом металле (величина, обратная коэффициенту усвоения).
Традиционно расчет сумм экономии выполняется сопоставлением количеств шихты, оцененной в соответствующих ценах до внедрения мероприятия и после его внедрения. При этом сумма полученной экономии (перерасхода) может быть получена не за счет сокращения расхода отдельного элемента, входящего в состав данного материала, а в силу различного соотношения материалов разной цены.
Поэтому в этих условиях предпочтительней является расчет с использованием вышеназванных коэффициентов. Для определения баланса шихтовых материалов рассчитьюаются по плавкам, проведенным по технологии, принятой за базовый вариант, и по предлагаемой технологии. Сопоставительные расчеты выполняются по следующей схеме: определяется количестве j-того вида материала по плавкам базовой (измененной) технологии (aj, т) при количестве материалов j = 1,2,...м.
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где аі - расход данного вида материала i-той плавки, т; i = 1,2,3,...; n -количество плавок.
Сопоставляются базовый и предлагаемый балансы легирующих элементов, входящих в состав соответствующих материалов, с учетом корректирующих добавок в шихту. Количество в шихте соответствующего P-того чистого элемента (bβ,т) составит:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где b2 - доля элемента в материале, %.
Степень усвоения легирующих элементов зависит от количества этих элементов, перешедших в шлак и угар. Соответствующий коэффициент расхода (Kp) может быть рассчитан так:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где b2 - количество элемента в готовых плавках стали, т.
Сумма экономии по соответствующему элементу (Эβ, ден.ед.) в пересчете на используемый материал составит:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где Кр.б., Kp.n, - коэффициент расхода чистого элемента из шихты по базовому и предлагаемому вариантам; Bc - количество элемента в 1 т стали, т; А - годовой объем стали, на который распространяется внедрение новой технологии, т; Kc - содержание данного элемента в материале, доли ед.; Цс - цена данного материала, ден.ед./т.
Сокращение длительности плавки приводит к увеличению вы пуска стали, снижению расхода электроэнергии (Ээ) и, соответственно, к снижению условно-постоянных расходов (Эn):
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где Cб, Cn - удельный расход электроэнергии по базовому и предлагаемому вариантам, тыс.кВт*ч/г; Цэ - цена электроэнергии, ден. ед./1000 кВт*ч.
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где П - сумма условно-постоянных расходов, ден.ед./т; tδ, tn - продолжительность плавки по базовому и предлагаемому вариантам, ч.
Сумма годовой экономии (3, ден.ед.) составит:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

Приведенная в данной работе методика использована в расчетах экономического эффекта от реализации разработанной технологии в промышленных условиях.
Количественно выявлены факторы, которые получили развитие и оказывают определяющее влияние на экономическую эффективность утилизации тутоплавких элементов при относительно низких температурах (не более 1473К) предложенными способами по второму направлению. К числу таких факторов следует отнести концентрацию тугоплавких элементов в используемых отходах, расходные коэффициенты, степень их сквозной утилизации, снижение угара всего комплекса тугоплавких и активных металлов при введении процесса в системах с избыточным восстановительным потенциалом и другие факторы, которые не учитываются известными методиками оценки эффективности новой техники и прямого эффекта от мероприятий природоохранного значения.
Экономическая целесообразность утилизации редких металлов из окалины быстрорежущих сталей подтверждается расчетами, выполненными на основе статистической обработки данных учета действующего промышленного производства сталей Сумма экономического эффекта (Э) выполнена следующим образом: затраты по изготовлению1 т паспортных брикетов Z-того варианта (3z) в том числе и по традиционному, определяется по формуле:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где i = 1,2,3,..., n — количество вариантов шихты, ai - расход компонентов шихты на 1т брикетов, т/т; Ці - цена i-того компонента шихты, ден ед./т; r — расходы на утилизацию 1 т брикетов, ден.ед./т; Yi — потери легирующих элементов за счет угара, т/т; Ci - стоимость окалины или мелкодисперсного порошка по цене ведущих элементов, ден.ед./т; ti — потери металлизованного продукта при транспортировке, доли ед.
На основе выполненного расчета (3z) определяется цена сплава (Цс2) и сумма экономии по различным способам выплавки стали - по традиционному (с использованием стандартных легирующих материалов) и предполагаемому (с использованием сплава по требуемой норме расхода на плавку). Расчет суммы экономического эффекта (Э) выполняется по каждой марке стали отдельно:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где Цф1 - сумма расходов на легирующие материалы в шихте по со-ответств',тощей марке стали, ден.ед./т; Цс1 — сумма расходов на шихту со сплавом по соответствующей марка стали, ден.ед./т; Сф2 - сумма расходов на легирующие материалы в шихте при использовании предлагаемого сплава,ден.ед. /плавка; П - масса плавки, т; Цс2 - цена предлагаемого сплава, ден. ед./т; Пс - масса использования сплава в шихте на плавку, т; Кф1, Кф2 - коэффициент усвоения легирующих материалов соответственно по традиционному и предлагаемому вариантам; Kо1, Kо2 - коэффициент усвоения выплавки со сплавом по традиционному и предлагаемому вариантам:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где Це - цена чистого элемента в легирующем материала, ден.ед./т; Фе — содержание чистого элемента в легирующем материале, т/т; е = 1,2,3,..., м - виды элементов в легирующих материалах шихтовых элементов:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где Цсе - цена чистого элемента в сплаве, принятого за аналог, ден.ед, за 1 %; Oе — содержание чистого элемента в сплаве, % мас.
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где bi- количество чистого элемента в ферросплавах, расходуемых на плавку, %.
Сумма экономического эффекnа (Э) определяется по формуле:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где j = 1,2,3..., у - количество марок сталей; Eh - нормативный коэффициент эффективности; К - сумма затрат на использование по получению сплава., ден.ед.; А - объем производства стали, т.
Нетрадиционное восполнение дефицита молибдена, вольфрама, кобальта, никеля и других может быть реализовано путем получения лигатур или металлизованных материалов на основе отходов с базовым содержанием ведущего элемента 60...85% маc. с оптимальным соотношением активных элементов (алюминий, титан, кремний, цирконий и др.) и некоторых добавок тугоплавких элементов, что представляет наиболее многофакторную систему из предложенных направлений. В расчетах экономической эффективности должны учитываться такие нетипичные факторы как форма присутствия элементов в отходах, наличие и концентрация сопутствующих вредных примесей, снижающих практическую ценность тугоплавких элементов и др.
Сумма годового экономического эффекта или внедрение одного отдельно взятого технического решения по получению и использованию новых составов лигатур вместо традиционно применяемых металлических элементов высокой чистоты при производстве прецизионных сплавов на тугоплавкой основе определяются по формуле:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где i = 1,2,3, .., n — количество вариантов получения и использования лигатуры отличающихся различной структурой легирующих и активных элементов; Эшм - сумма экономии соответствующих затрат на шихтовые материалы при производстве сплавов, ден.ед./т; Эс.у. — сумка экономии соответствующих легирующих элементов и раскислите лей за счет снижения угара на последующих переделах (расходных коэффициентов), ден.ед./т, Этр. - сумма экономии за счет сокращения технологических расходов (топлива, энергии, воды и др.) при снижении температуры плавления и увеличения скорости растворений тугоплавких элементов в расплаве сплава, ден.ед./т: - экономия (перерасход) за счет изменения внешних факторов по их влиянию на увеличение скорости оборота оборотных средств, ден.ед./т.; Qi - годовой объем производства i-того вида прецизионного сплава, с применением нового вида комплексного материала, т.
Для анализа оценки величины получаемой прибыли при наличии оригинальной достаточно надежной технологии выплавки лигатуры из отходов, с целью ее использования при получении сплавов целесообразно учесть нетрадиционные факторы, получившие материализацию при формировании постатейной структуры себестоимости. Тогда полную себестоимость выплавки лигатуры в общем виде можно получить по формуле:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где C2n - затраты по статье "задано в производство", ден.ед./т; Cpn -расходы по переделу с учетом затрат на аренду основных фондов и вспомогательного оборудования, ден.ед./т; Снр - накладные расходы, ден.ед./т.
С учетом технологических факторов получим:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где η - базовое содержание ведущего легирующего элемента в отходах производства, % мае.; уη - степень усвоения ведущего легирующего элемента лигатурой из отходов; Zβ-δ - концентрация соответствующих элементов β = 1,2,3,...,δ - тугоплавких и других полезных элементов в отходах производства, % мае.; у2 - степень усвоения сопутствующих β = 1,2,3,..., δ элементов лигатурой из отходов; -концентрация активных элементов (или раскислителей) в отходах или компонентов шихты на выплавку лигатуры; yL - степень усвоения активных элементов (или раскислителей) при выплавке лигатуры; Kn — коэффициент, учитывающий концентрацию вредных или полезных примесей повышающих или понижающих потребительские качества лигатуры; W - выход годного лигатуры.
Расчет суммы экономии шихтовых материалов на плавку прецизионного сплава проводили по формуле:
Разработка и совершенствование методики и нетрадиционных критериев оценки экономической эффективности в металлургии

где j = 1,2,3,...,m - количество сравниваемых марок прецизионных сплавов; у = 1,2,3,...,β - количество видов шихтовых материалов на плавку; Qj - объем производства j-й марки прецизионного сплава после внедрения технологии выплавки с использованием лигатуры, т; Xol, Xij - расход шихтовых материалов до и после внедрения выплавки сплава с применением лигатуры на 1 т сплава, т; Цy - цена каждого компонента шихты, ден.ед./т.