Titov_Nikita_Final (1)

1.

Внедрение медно-никелевых холодильных
плит — печь №5
Автор: Титов Никита Андреевич, Водопроводчик ДП, ДЦ-1.

2.

Контекст производства и исходные параметры
Доменная печь №5 использует чугунные холодильники
(теплопроводность ~50 Вт/м·К) со сроком службы 3–5
лет; характерны трещины, протечки и внезапные
отказы, угрожающие безопасности.
2

3.

Стратегические цели ПАО «НЛМК» и вклад проекта
3
Снижение простоев и внеплановых ремонтов
уменьшает удельную себестоимость тонны чугуна,
повышая рентабельность: проект оптимизирует
процессы, сокращает простои и снижает
операционные затраты производства за счёт
модернизации холодильных плит и улучшенного
мониторинга состояния оборудования.
Рост OEE и продление срока службы кладки
обеспечат стабильный ритм производства,
уменьшая циклические сбои и создавая
прогнозируемую логистику поставок для
повышения эффективности производственных
цепочек и планирования.
Уменьшение аварийности повышает безопасность
персонала и экологическую устойчивость, снижает
риски простоев, укрепляет деловую репутацию
предприятия и обеспечивает своевременное
выполнение контрактных обязательств через
внедрение современных холодильных технологий и
регулярный контроль состояния оборудования.
Вклад проекта соответствует стратегическим
целям ПАО «НЛМК»: повышение надёжности
печи, снижение себестоимости, улучшение
экологических показателей и обеспечение
экономической отдачи инвестиций через
оптимизацию технических решений и
операционной эффективности.

4.

Ключевые проблемные
проявления
Теплотехнические ограничения
Чугунные блоки имеют низкую теплопроводность (~50
Вт/м·К), что ограничивает отвод тепла и повышает
локальные температуры. В результате увеличивается
скорость деградации огнеупора и риск прогара.
Операционные и безопасностные риски
Частые трещины и протечки приводят к отключениям и
эффекту домино: соседние блоки усиливают износ. Это
создаёт угрозу заливов воды и аварий, требующих
аварийных ремонтов.
4

5.

Сравнение теплопроводности и
срока службы (график)
12
10
8
CuNi-плиты демонстрируют многократное преимущество по
теплопроводности (≈7–8×) и заметное увеличение ресурса
(≈3–4×). Улучшения связаны с высокой теплопроводностью
сплава и повышенной стойкостью к термоциклированию и
коррозии.
Внедрение медно-никелевых плит существенно улучшит
отвод тепла, снизит частоту отказов и плановых ремонтов,
что уменьшит простои печи и эксплуатационные риски.
6
4
2
0
Срок службы Медь-Никель
Срок службы чугун
Внутренние расчёты ПАО «НЛМК»
5

6.

Технические показатели: чугун
vs медно-никелевые
Краткая сводка ключевых параметров, показывающая
преимущества CuNi по всем сравниваемым характеристикам.
CuNi превосходит чугун по теплопроводности, долговечности
и устойчивости к прогару, что снижает операционные риски.
Параметр
Чугунный
холодильник
Медноникелевый
холодильник
Преимущество
Медь-никель
Теплопроводност
ь, Вт/(м·К)
~50
~320-380
X7-8
Срок службы
3-5 лет
10-15 лет
X3-4
Сопротивление
термоударам
Умеренное
Высокое
Значительное
Прогаростойкость Низкая
Высокая
Значительное
Риск утечки воды
в печь
Высокий
Низкий
Значительное
снижение
Коэффициент
охлаждения
кладки
Низкий
Высокий
Значительно
больше
Внутренние расчёты и мировой опыт
6

7.

Механизмы отказа чугунных холодильников
7
Накопление термической
нагрузки
Эффект домино и
расширение повреждений
Повторяющиеся циклы разогрева и
охлаждения приводят к усталостному
разрушению чугуна, локальным перегревам и
образованию трещин в стенке холодильника.
Отключение одного блока повышает
нагрузку на соседние; недостаток
резервной защиты ускоряет их деградацию
и вызывает очередные отказы.
Прогар стенки и
образование протечек
Поздняя диагностика и
аварийный ремонт
При локальном перегреве стенка
прогорает под действием температуры,
шлака и газовой агрессии, что приводит к
утечке воды в печь.
Недостаточный мониторинг позволяет
обнаружить дефекты уже после залития
водой; это приводит к внезапным простоям и
дорогостоящим восстановительным работам.

8.

Свойства медно-никелевого
сплава (CuNi)
CuNi обладает высокой теплопроводностью до ~380
Вт/м·К и содержит 1–2,5% никеля, что повышает
прочность и стабильность при термических нагрузках.
Сплав демонстрирует высокую коррозионную
стойкость и термоустойчивость, снижая риск прогара
и обеспечивая предсказуемый долгосрочный ресурс
блоков.
8

9.

Технический эффект: снижение
температуры поверхности кладки
Чугун
Медно-никель
1600
1450
1360
1400
Снижение поверхности на ~80–120°C замедляет деградацию
огнеупора и увеличивает ресурс кладки на 30–50%.
1280
1210
1140
1200
1050
ТЕМПЕРАТУРА °C
Линейный тренд показывает быструю стабилизацию температуры
после установки CuNi, существенное снижение уже в первый год.
1260
1000
1170
990
800
600
400
200
0
0
5
10
ВРЕМЯ, Ч
15
20
Оценочные расчёты проекта, внутренние
9
теплотехнические модели

10.

70–80%
Снижение частоты отказов резко уменьшит
внеплановые простои и повысит безопасность
эксплуатации.
Проектные оценки и эксплуатационный опыт
10
Ожидаемая коррекция отказов сопровождается
стабилизацией теплового режима и потенциалом
прироста производительности печи на 1–2%.

11.

Экономическая сводка: расчёт за 12 лет
Параметр
Чугунные
холодильники
Медноникелевые(CuNi)
Экономия
Стоимость
оборудования
3*192*250 000 = 144
млн Р
1*192*1 100 000=211 +67 млн Р затрат
млн Р
Прогары за 12 лет
8*12=96 прогоревших 2*12=24
прогоревших
Доп. Простой на
капремонте
+12 часов на каждый
прогар
+12 часов на каждый
прогар
Общий доп.
Простой за 12 лет
96*12=1152 часа
Стоимость
простоя(1млн/час)
1152*1= 1152 млн Р
Сравнение прямых затрат и потерь для текущих чугунных
холодильников и предлагаемого решения CuNi за период
На 72 прогара
меньше
12 лет; итоговая экономия — 854,6 млн ₽.
24*12=288 часов
864 часа экономии
Несмотря на увеличение капитальных затрат (+67 млн ₽),
288*1=288 млн р
864 млн Р экономии
суммарная экономия от сокращения простоев и замен
Затраты на замену
хол-ка
96*800 000 = 76.8 млн 24*800 000= 19,2
Р
млн Р
57,6 млн Р экономии
Итого затрат за 12
лет
144+ 1152+76,8=
1372,8 млн Р
854,6 млн Р
экономии
211+288+19,2=518,2
млн Р
составляет 854,6 млн ₽ за 12 лет.
Внутренние расчёты проекта, данные эксплуатации ДП
№5 ПАО «НЛМК»
11

12.

Суммарные простои за 12 лет: 1152 ч (чугун) против 288 ч (CuNi).
Стоимость простоя принята 1 млн ₽/ч.
Млн ₽
Динамика простоев и экономии
(бар-чарт)
Переход на CuNi даёт экономию простоев ~864 млн ₽ и
существенно снижает аварийные часы, уменьшая операционные
риски.
Проектные расчёты и оперативные данные ДП №5, расчёт
12
простой = 1 млн ₽/ч

13.

Риски внедрения и качественные ограничения
13
Высокая первоначальная стоимость требует
единовременных инвестиций и может
потребовать согласования бюджета и
этапного финансирования, чтобы избежать
перегрузки капитальных расходов
производства.
Необходима адаптация системы
циркуляции: изменение давления и расхода
воды, донастройка насосного оборудования
и проверка гидравлики для обеспечения
эффективного теплоотвода CuNi.
Риск поставок низкого качества: попадание
плит с дефектами или несоответствием
спецификациям ухудшит эффект; требуются
протоколы приёмки и гарантии от
производителя.
Неверный выбор зон внедрения снизит
отдачу проекта; без приоритетного охвата
заплечиков экономический и технический
эффект станет менее выраженным.

14.

Меры минимизации рисков и план пилотного внедрения
14
Поэтапный пилот и поставщики
Технология работ и мониторинг
Начать с пилота в заплечиках — наиболее уязвимой зоны.
Выбирать проверенных производителей с
документированными гарантиями. Пилот подтвердит эффект
перед масштабированием и снизит коммерческие риски.
Разработать технологические карты (ТКП) и провести
обучение монтажных бригад. Установить дополнительные
датчики температуры и расхода, интегрировать показания в
АСУТП для оперативного контроля.

15.

Решение Технического совета
ДЦ-1
Технический совет ДЦ-1 принял проект к реализации.
Решение подтверждает соответствие техническим
требованиям и готовность к поэтапному внедрению
медно-никелевых холодильных плит в доменную печь
№5.
15

16.

Ключевые выводы и экономическая
целесообразность
Инвестиция +67 млн ₽ окупается ~11 месяцев, даёт экономию 854,6 млн ₽ за 12 лет,
увеличивает межремонтный период на ~30% и снижает аварийность на ~80%.