Бизнес идея: Производство чугуна

1. Химический состав чугуна близок к составу стали, но отличается от неё повышенным, более 2%, содержанием углерода. Так же в его состав обязательно входят кремний, марганец, фосфор и сера.
При выплавке стали из железной руды он является промежуточным продуктом производственного процесса, так как температура его плавления на 300 градусов ниже температуры плавления стали.
На следующем этапе процесса при повышении температуры плавки и удаления примесей из него получают сталь. Для этого используется около 85% всего выплавляемого чугуна.

2. В силу этих обстоятельств он стоит гораздо дешевле стали.
Высокое содержание углерода делает чугун хрупким и уязвимым для ударных воздействий. Но при этом он обладает большой устойчивостью при сжатии.
Из-за его структуры изделия из этого материала не чувствительны к повреждениям своей поверхности и такие повреждения не ведут к деформации или разрушению всего изделия в целом.
Эти свойства обуславливают большую, чем у стали, лёгкость резки чугуна, особенно при обработке на токарном станке.
Поэтому его часто применяют для изготовления деталей различных устройств, которые не подвергаются ударным и растягивающим воздействиям.

3. История промышленного производства чугуна в России насчитывает без малого 300 лет. В 20-и веке СССР занимал первое место в мире по выплавке чугуна и стали. За это время валовое производство черных металлов достигло в России вместе с Украиной 153 млн. тонн.
После распада СССР выплавка сократилась более чем в два раза. В 2008 году в России выплавлялось 68, 5 млн. тонн. Сейчас на долю России досталось четвертое место в рейтинге производителей черной стали после Китая, Японии и США.

4. Особенность современного положения дел в чугунолитейной отрасли в России состоит в том, что она большей частью работает на экспорт, производя чугун главным образом в виде чушек, отправляемых за рубеж для дальнейшей обработки.
В результате сложилась ситуация, когда в России, несмотря на большой объём валового производства чугуна, существует постоянный дефицит готовых изделий из литейного чугуна.

5. Благодаря этому в России создалась ниша для малого бизнеса, занимающегося фасонным литьём чугуна.
Следует сказать, что это производство относится к числу сложных и предъявляет высокие требования к технической грамотности и технологической дисциплине, как менеджеров, так и рядовых работников.
Постараемся дать в общих чертах представление об основных способах выделки чугуна и их привлекательности для малого бизнеса.
Доменный способ производства чугуна
Доменное производство имеет своей целью выплавку железа из руды, при этом в ходе плавки удаляются пустая порода и вредные примеси.
Принципиальная схема работы доменной печи остаётся неизменной со времён создания в России чугунолитейного производства.

Доменный способ производства чугуна

1. Сама печь представляет собой сооружение с вертикальной рабочей камерой, внутренняя поверхность которой выложена огнеупорным кирпичом.
Шихта – сырьё для плавки, подаётся в верхнюю часть доменной печи, называемую колошником.
Колошник оснащён газоотводами, через которые из доменной печи удаляется смесь из колошниковых газов и шихтовой пыли, скопившихся во время плавки. Затем смесь сепарируется, и пыль уходит в агломерацию, снова попадая в шихту, а газ применяется для использования на вспомогательных производствах.

2. Основная часть рабочей камеры – шахта, выполнена в виде усеченного конуса, расположенного основанием вниз.
Под шахтой расположена ёмкость цилиндрической формы – распар. В распаре происходит расплавление шихты, он опирается на столбы, которые укреплены непосредственно в фундаменте доменной печи.
Под распаром находится ещё одна ёмкость цилиндрической формы – горн. В верхней части горна имеется летка для выпуска шлака, а в нижней – летка для выпуска чугуна. Через летки во время плавки периодически происходит вывод чугуна и шлака из доменной печи.
Выше шлаковой летки расположены отверстия – фурмы, через которые производится подача кислорода, нагретого воздуха и прочих добавок.

Выплавка в доменной печи происходит следующим образом:

1. Поданный через фурмы кислород вступает в реакцию с содержащимся в шихте углеродом, температура горения при этом составляет до 2000 градусов.
Расплавленное железо, освобожденное от сгоревшего углерода, скапливается в переходной камере конусообразной формы между горном и распаром – заплечиках. Здесь часть выделившегося из шихты углерода соединяется с железом, науглероживая его. Здесь же с железом соединяются освобожденные из шихты марганец с кремнием, сера, фосфор и другие элементы.
Образовавшийся таким образом чугун стекает из заплечиков в горн, а расплавленный шлак скапливается над ним.
Чугун и шлак выпускаются из доменной печи через соответствующие летки.
Из летки расплавленный чугун, температура которого при этом составляет около 1500 градусов, по желобу попадает в раздаточный ковш.

2. Выплавленный чугун делится в зависимости от его назначения на следующие виды:
Передельный чугун, который в дальнейшем будет переделан в сталь.
Литейный чугун, который характеризуется увеличенным содержанием кремния и уменьшенным содержанием серы, служит для выделки чугунного литья.
Специальный (ферросплавный) чугун, в котором может быть увеличено содержание таких элементов, как марганец или хром, служит для производства специальных сталей.
При разливе из раздаточного ковша, передельный чугун отправляется в миксер, откуда его отбирают для передела в сталь. Литейный же чугун заливается в формы для изготовления чугунных чушек.
Объём доменной печи составляет от 1500 до 5000 м3, высота её может достигать нескольких десятков метров
Работа доменной печи происходит в непрерывном режиме на протяжении нескольких лет, что требует постоянной подачи огромного количества шихты и топлива.

3. При этом функционирование доменной печи обеспечивается сложной и высокоразвитой инфраструктурой, состоящей из вспомогательных производств и коммуникаций по транспортировке сырья и конечного продукта.
Инвестиции, необходимые для организации доменного производства, исчисляются миллиардами рублей. Поэтому его организация под силу только крупным корпорациям.
В силу всего вышесказанного можно резюмировать, что организация доменного производства чугуна слишком далеко выходит за рамки возможностей малого бизнеса.

Переплавка чугуна в вагранке

1. В отличие от доменной плавки, переплавка чугуна в вагранке при грамотном подходе способна приносить прибыль при относительно небольших вложениях и представляет несомненный интерес для малого бизнеса.
Вагранка, как и домна, принадлежит к печам шахтного типа. В качестве топлива в ней используется кокс, в последнее время всё большее распространение получают вагранки, работающие на газе.
Для достижения высокой температуры горения используется нагнетание воздуха в рабочую камеру.
В отличие от доменной печи, где металл выплавляется из руды, в вагранке производится переплавка лома чугуна и чугунных чушек с последующим разливом расплава в формы для получения готовых изделий.
Ввиду небольшого размера обслуживание таких печей на порядки проще, чем обслуживание домны. По этой же причине упрощен их ремонт и процедура остановки.

2. Принципиальная схема вагранки, работающей на коксе, выглядит так:
Основной частью вагранки является металлический цилиндр — кожух, изготовленный из листов стали 6-12 мм. Внутренняя поверхность его выложена жаропрочным кирпичом или иным огнеупорным материалом, толщина которого равняется 200-300 мм.
Основанием для кожуха служит подовая плита, которая опирается на четыре колонны. Для удаления остатков чугуна при ремонте служит отверстие, расположенное в центре плиты, закрытое заслонкой.
Для загрузки кусков чугуна, кокса и присадок служит завалочное окно.
Часть рабочего пространства от подовой плиты до завалочного окна называется шахтой.
Часть пространства кожуха, находящаяся выше завалочного отверстия, называется трубой.
Нижняя часть шахты называется горном. В горне имеются фурмы для подачи воздуха или кислорода, а так же летки, чугунная и шлаковая.
Часть горна в районе фурм – плавильный пояс.
Розжиг производится через рабочее окно с помощью дров.
Процесс плавки происходит таким образом:

3. Через завалочное окно в шахту загружаются куски чугуна и кокса, а так же флюса и иных присадок.
При сгорании кокса, температура горения которого повышается благодаря нагнетаемому через фурмы воздуху, происходит расплавление чугуна, который выходит через чугунную летку.
Шлак, который в силу своей лёгкости плавает поверх чугуна, выходит сквозь шлаковую летку.
Газообразная смесь, образовавшаяся при горении, уходя вверх по шахте, нагревает опускающуюся от завалочного окна шихту и уходит в трубу.
Для облегчения заливки больших форм и выдерживания постоянного химического состава чугуна вагранки, как правило, оснащены еще одним горном – копильником, в котором накапливается выходящий из летки кожуха чугун.
В этом случае раздача расплава производится из копильника.
Рабочий цикл составляет от 10 до 20 часов, после чего вагранка гасится и производится ремонт жаропрочной облицовки её внутренней поверхности.
Производительность такой печи может равняться от 0,2 до 25 т/час, соответственно, при диаметре шахты от 500 до 2000 мм, при полезной высоте шахты от 3 до 5 метров.

Инвестиции, необходимые для начала производства по литью в вагранке

Постараемся определить рентабельность, которой обладает литейное производство, при использовании вагранки производительностью 0,2-0,35 т/час.
Потребляемая электроэнергия такой печи равна 2 кВт/ч.
Она способна выплавлять чугун нескольких видов – литейный, модифицированный и рафинированный. Это происходит за счёт использования технологии ШПР – шлейфовой продувки расплава.
За месяц такая печь способна производить 22 плавки с выходом готового продукта на одну плавку – 5400 кг. Что за месяц составит 118 т чугуна.
Стоимость такой печи около 3000000 р. В эту цифру, кроме оборудования, входит стоимость его доставки и монтажа, а так же обучения сотрудников.
Аренда производственных помещений и их подготовка к монтажу оборудования, а так же закупка инструмента, спецодежды и тому подобного – 30000 р. Итого, объём необходимых инвестиций равен 3300000 р.

Текущие расходы

На одну тонну чугуна расходуется:
0,16 т. кокса, что при цене 12000 р/т составляет 1920 р.
0,05 т. известняка, при цене 1500 р/т составляет 75 р.
0,025 т. ферросилиция, при цене 20000 р/т составляет 500 р.
0,2-0,3 т. стального лома, при цене 8000р/т составляет 1600 р.
0,7-0,8 т. чугунного лома, при цене 6000 р/т составляет 5400 р.
Таким образом, на одну тонну чугуна расходуется сырья на сумму 9495 р., на 118 т чугуна потребуется сырьё на сумму 1120410 р.
При трехсменной работе, когда в одну смену работают четыре человека, на зарплату им уйдет 420000 р. в месяц.
Расходы на электроэнергию за месяц составят 880 кВт*4=3520 р.
Итого сумма текущих расходов за месяц составит 1543930 р.

Доходы

Средняя цена за тонну литейного чугуна в чушках составляет около 25000 р/т. При месячной норме выпуска 118 т, общий доход за месяц составит 2950000 рублей. Вычтя сумму текущих расходов, получим чистый доход в месяц равный 1406070 р.
При такой доходности инвестиции полностью окупятся за три месяца.
Следует отметить, что в этих расчётах речь шла о выпуске литейного чугуна в чушках, при литье готовых изделий, даже таких простых, как канализационные люки, стоимость готовой продукции повышается не менее чем в 2,5 раза.
Организация такого производства требует дополнительных затрат для обустройства соответствующей формовки, но высокая его рентабельность с лихвой оправдывает все затраты.
Аналогичным образом обстоят дела и с выпуском рафинированного и модифицированного чугуна.

Заключение

1. Сделаем несколько важных замечаний.
Литейное производство относится к числу взрывоопасных и пожароопасных, кроме того, оно сопряжено с выбросом большого количества вредных веществ. Поэтому лицензирование его в России сопряжено с известными трудностями и затратами.
Функционирование такого производства требует повышенной технологической дисциплины и неуклонного соблюдения правил техники безопасности.
Характерным отличием литейного процесса является огромная роль, которую играет технически грамотный персонал, особенно это касается инженерно-технических работников. Поэтому к подбору их надо подходить с большой ответственностью и не скупиться на достойную оплату их труда.
Так же следует отметить большие резервы рентабельности, которыми обладает литейное дело в России. В основном они базируются на внедрении новых технологий и развитии производственной инфраструктуры, а так же на расширении ассортимента выпускаемых изделий.
Например, сейчас очень активно развивается внедрение новых видов форм, систем нагрева и поддува.
Что касается ассортимента, то при работе вагранок, как правило, 10% выпускаемой продукции составляет стальное литьё, которое гораздо дороже чугунного. Зачастую вагранку используют так же для выплавки цветных металлов.

2. В заключение надо сказать, что кроме шахтных печей, таких как домна и вагранка, производство чугуна и стали осуществляется и в других видах печей:
В индукционных печах нагревание металла происходит за счет электромагнитного поля, возникающего между индуктором и металлом, отделенным от него огнеупорной стенкой. Производство отливок из чугуна в индукционных печах тоже часто используются малым бизнесом, иногда они работают в связке с вагранками.
В дуговых печах нагрев происходит за счет электрической дуги большой мощности, температура которой достигает 3000 градусов. Дуга эта возникает между металлом и электродом. В таких печах осуществляется производство чугуна и стали в больших объемах.
В плазменных печах нагрев происходит потоком газа раскаленного в плазмотроне до 5000-15000 градусов. Они применяются для выплавки специальных сталей.