Металлургия будущего

Основные направления инноваций в металлургии

Металлургическую промышленность ожидает стремительное развитие как в ближайшем будущем, так и в долгосрочной перспективе. Это обусловлено как сохраняющейся большой потребностью в продукции металлургии, так и продолжающимся научно-техническим прогрессом в мире.

Предполагается, что основополагающие направления инноваций в металлургии будут заключаться в следующем:

• «зеленое» производство стали;
• высококачественные продукты;
• цифровизация;
• производительность основных средств.

«Зеленое» производство стали означает замещение углеродистого восстановителя водородом (т. е. металлургия будущего является водородной металлургией). Благодаря этому будет снижаться углеродоемкость производственного процесса. Помимо этого, возможным станет непосредственное использование любых видов железорудной мелочи. В результате при производстве железа будет практически исключен какой-либо углеродный след.

Современная металлургическая промышленность потребляет около 8 % мирового объема энергии и производит до 7 % выбросов углекислого газа. При этом значительная доля энергозатрат приходится на уголь, в связи с чем новейшие низкоуглеродистые технологии обладают большой актуальностью.

Сопутствующим эффектом «зеленого» производства стали будет минимизация количества выбросов различных веществ в окружающую среду. В то же время будет происходить рост цен на сопутствующие продукты, которые начнут перерабатывать в больших масштабах. Технологические процессы будут отличаться высокой энергоэффективностью.

В настоящее время отмечается быстрое развитие рынка электротранспортных средств. В этом динамически развивающемся секторе важную роль будет играть сталь, которая должна производиться в виде высококачественных продуктов. Речь идет, прежде всего, про кремнистые марки стали, прогрессивные стали повышенной прочности (AHSS) и нержавеющие марки стали.

Уже сейчас сталь начинает вытеснять другие материалы из отдельных областей. Например, разработка сверхвысокопрочных сталей и новых технологий их обработки привела к заметному сокращению применения легких сплавов и композитов в автомобильной промышленности, где сумели значительно облегчить массу деталей кузова автомобиля.

Цифровизация затрагивается все сферы жизни общества и человека. Исключением не является и металлургия. Так, цифровизация металлургической промышленности будет проводиться по следующим направлениям:

• полная автоматизация всех агрегатов, цехов и комбинатов металлургических предприятий;
• использование роботов в опасных зонах, что значительно повысит безопасность труда на рабочих местах;
• внедрение системы мониторинга состояния оборудования (cms) и дополненной реальности, которые упростят работы по обслуживанию и ремонту;
• масштабное применение искусственного интеллекта, которое основывается на использовании больших данных;
• сквозная оптимизация технологических процессов за счет применения системы правил.

Цифровизация металлургии должна привести в конечном итоге к сведению дефектов конечной продукции до крайне незначительного уровня.

В ближайшие годы ожидается значительное повышение производительности основных средств в металлургической промышленности. Эти ожидания основываются на разработке и постепенном внедрении новых технологий, которые придают гибкость технологическим процессам в части сырьевых материалов, оптимизируют технологические этапы, устанавливают между ними прямые связи, устраняет необходимость повторения этапов охлаждения и нагрева.

Таким образом, металлургия будущего будет экологически более чистой, тотально автоматизированной, характеризующейся существенно повышенными производительностью и безопасностью труда, стабилизированными производственными процессами, повсеместным использованием цифровых технологий, машинного обучения, искусственного интеллекта.

Организационное обеспечение инновационного развития металлургии

Развитие и внедрение новых технологий в производственный процесс каждое промышленное предприятие должно обеспечивать самостоятельно. Наука и практика свидетельствует о том, что в организационной структуре компании металлургической промышленности следует выделить инновационный блок нескольких специализированных структурных подразделений.

В качестве примера можно разобрать структуру управления инновациями, которая принята некоторыми металлургическими предприятиями:

• отдел по исследованиям и разработкам - занимается совершенствованием свойств существующих сталей, разработкой новых марок и новых технологий производства стали;
• отдел по цифровой трансформации - занимается созданием благоприятных условий для эффективной работы продуктовых команд, которые раскрывают цифровой потенциал производств и функций;
• лаборатория инноваций - занимается поиском инновационных решений по широкому спектру направлений и технологий, прежде всего, посредством взаимодействия с внешними партнерами: венчурными фондами, институтами развития и другими профильными центрами экспертизы.

Таким образом, предприятия металлургической промышленности за счет своевременного создания организационной основы смогут соответствовать основным трендам развития металлургии в будущем (в первую очередь, подготовиться к переходному периоду от традиционной «угольной» металлургии к углеродно-нейтральной). Причем основной упор должен быть сделан на предоставление каждому работнику возможности для участия в инновационном проекте компании.