【解读】美国钢铁工业及薄板坯连铸技术的发展

   日期:2019-04-03     来源:世界金属报    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
中国国际胶粘剂及密封剂展
核心提示:2018年,中国粗钢产量达到9.28亿吨,占世界粗钢产量的半壁江山,中国钢铁工业的发展在世界钢铁工业的发展中占有举足轻重的地位。

2018年,中国粗钢产量达到9.28亿吨,占世界粗钢产量的半壁江山,中国钢铁工业的发展在世界钢铁工业的发展中占有举足轻重的地位。中国钢铁工业在日益受到国际关注的同时,也积极对外开放,加强国际交流与合作,从其他国家和地区钢铁行业的发展中吸取经验。安赛乐米塔尔公司首席研究员蔡焕堂,向我们解读美国钢铁工业及薄板坯连铸技术的发展。
  
  从美国钢铁工业的发展历程看,自十九世纪末卡耐基时代以来,美国钢铁工业一直由集成式长流程产线的钢厂统治。20世纪60年代,转炉炼钢取代平炉炼钢工艺,成为炼钢的主导,到20世纪70年代,美国高炉数量为53座,但是随着20世纪80-90年代电弧炉炼钢技术逐步发展成熟并走向高峰,很多高炉被迫关停。到2005年,美国电弧炉炼钢产量占比已经达到55%,并且在随后的几年一直保持稳定上升趋势,在2018年,这一比例达到67%左右。早期的短流程钢厂规模较小,主要生产长材产品,特别是小批量合金产品,后来通过升级开始生产具有更高附加值的扁平材。
  
  从现在发展状况来看,2018年美国粗钢产量为8670万吨,占世界粗钢产量的4.8%,其中转炉炼钢占比约为33%,电弧炉炼钢占比约67%。目前美国仅有三家钢铁公司同时拥有高炉和转炉,分别是AK钢铁公司、安赛乐米塔尔和美国联合钢铁公司。从2018年的统计数据看,这三家公司共有高炉19座,尺寸普遍不大,2018年生产铁水2600万吨。其中AK钢铁公司是比较先进和敢于冒险的公司,关注产量,高炉利用系数能够达到3t/(m3·d)以上,富氧率能达到10%。三家公司共有转炉29座,大部分是20世纪60年代前后建成投产的,年代较久,吨位普遍在200吨左右,2018年生产粗钢2860万吨。铁水单耗在70%-80%,废钢比相对较高。目前,美国电弧炉年产能在7100万吨左右,其中薄板坯连铸产能在2000万吨,线棒材4000万吨,扁平材1000万吨。
  
  而长短流程炼钢的转变可以从资金、劳动力、物料、物流和管理等方面解释。资金方面,传统长流程钢铁生产包括烧结、炼焦、高炉炼铁、转炉炼钢、连铸、热轧以及冷轧等,整个流程建新厂年产吨钢的投资为750-1000美元不等,而短流程炼钢可能低至350美元,大大减少了资金投入。劳动力方面,传统长流程钢铁生产所需劳动力数量大,由此带来的运营成本也非常巨大。短流程炼钢的劳动力数量明显减少,一座年产能200万吨的短流程钢厂仅需约500个员工也不足为奇,因此,劳动力运营成本可能由通常的25%降低至小于10%。这两方面成本的减少是长流程炼钢向短流程炼钢转变的有力推动因素。短流程钢厂更专注于物料、物流和管理三方面。物料方面包括原料和能源。短流程钢厂着重要解决的是废钢这种原料的来源问题。美国的废钢来源充足,废钢供应链配套。短流程钢厂一般都有相当比例的人员在做废钢供应的工作,拥有固定的废钢采购点,采购后将废钢进行分类、切割、压块等加工处理,然后运送到钢厂。另外,也有企业会在将钢材提供给客户时签订相关协议,将报废钢材回收。与此同时,基于电炉的短流程钢厂引入了许多技术来提高熔炼效率同时降低能源消耗。美国廉价的能源也是电弧炉炼钢能够在美国发展起来的一个原因。物流方面,美国的钢铁厂一般建在河边,运输便利,同时也会考虑市场需要,有些钢厂建在下游企业的周边。管理方面,新兴的短流程钢铁企业管理者勇于冒险,能够快速决策并富有创新精神,积极营造安全的工作环境,并且制定奖励制度促进非工会员工参与工作,摆脱了工会与企业管理层对立的旧有模式,有利于公司的发展。
  
  长流程和短流程炼钢获得的产品质量有一定差异,但并非很大。最主要的区别有两个,一是短流程炼钢的残余元素如Cu、Sn等比较高,钢材冲击性能会受到影响。二是短流程炼钢的含氮量高,长流程炼钢含氮量在30-40PPm,短流程炼钢的含氮量则很难控制在80ppm以下,因此不适合炼某些钢种。但是这个问题可以通过在原料中加入直接还原铁(DRI)或热压块铁(HBI)的方法改善,墨西哥有家钢铁公司直接用100%的直接还原铁生产,得到的钢中残余元素及含氮量与长流程炼钢基本一致。
  
  薄板坯连铸技术之所以在美国发展起来,20世纪80年代,德国西马克(SMS)集团进行了几年试点规模的薄板坯连铸机试验,美国纽柯钢铁公司在参观之后,于1989年引进了世界第一条商业紧凑式带钢产线(CSP产线),这条产线对于薄板坯连铸技术在美国的发展意义重大。当时,这条产线安装在Crawfordsville。在经历了几年的摸索之后,纽柯的这条产线开始盈利。纽柯开始在其他地区引进CSP产线,与此同时,其他钢铁企业也纷纷效仿,薄板坯连铸技术就这样在美国逐渐发展起来。目前,美国有五家钢铁公司拥有薄板坯连铸产线,分别是安赛乐米塔尔的Riverdale,纽柯的Crawfordsville、Hickman、Berkeley、Ghent、Decatur, North Star BlueScoPE,钢动态公司和大河钢铁。这五家公司的薄板坯连铸产线共计16流,年产能2000万吨左右。
  
  近年来,美国薄板坯连铸技术发展的这些公司有哪些经验值得借鉴?
  
  纽柯钢铁公司于1989年引进第一条CSP产线,投产初期,漏钢现象非常严重,大约6%-7%的产品不合格。经过2-3年的摸索,漏钢率得到控制,产品质量大幅改善,并由此开始盈利。从产品结构上说,根据2017年相关数据,纽柯年产能在2420万吨,其中包括1100万吨薄板、770万吨棒材、300万吨结构钢和250万吨中厚板。在能源环保方面,根据世界钢铁协会的算法,纽柯的吨钢二氧化碳排放量为0.86吨,低于世界平均水平1.9吨的1/2,吨钢耗能为5千兆焦耳左右,接近世界平均水平19.1千兆焦耳的1/4,当然这与其短流程炼钢模式有关,但也得益于纽柯人性化的管理理念。纽柯以“客户优先”为理念,并且强调“通过成为世界上最安全、最高质量、最低成本、最高生产效率、最高利润的钢铁公司,满足客户要求”。管理层积极地为员工争取资源,给员工自由,让员工发挥最大价值。
  
  钢动态公司的创建者来自纽柯钢铁公司,后来通过收购形成了Butler和Columbus两个分公司。这两家公司年产能都在290万吨左右,但公司员工非常少。比较值得关注的是人均钢产量分别达到了3636吨和3973吨,这与其采用相应的生产和质量激励计划等管理措施有直接关系,同时也是其盈利较高的主要因素。
  
  North Star BlueScope(NSBS)是澳大利亚Cargill和Blue Scope Steel以50%-50%合资的一家公司,年产能近200万吨,仅有400多名员工,自动化程度高。其工艺流程特点是废钢和生铁通过预热竖炉加入电炉内,并且可以连续加料,以减少能源消耗,这与其他企业不同。
  
  大河钢铁公司于2016年引进一条CSP产线,位于阿肯色州毗邻密西西比河。这是美国最新的一条CSP产线,也是美国第一条有RH精炼脱气装置的CSP产线,年产能在160万吨左右。大河钢铁公司承诺提高能源效率、保护环境,它是美国首家获得能源环境设计(LEED)环保认证的绿色先进钢铁企业。它比传统长流程钢厂少排放65%的二氧化碳,比其他CSP厂少用30%的水,并且比同规格设备节约18%的能源。
  
  安赛乐米塔尔Riverdale公司只有一条CSP产线,建于1996年,年产能只有100万吨。该公司最大的优势是特色突出,主要生产中高碳钢,含碳量在0.15%以上,最高甚至能达到1%(主要用于生产农具)。此外,该公司非常关注产品质量,如果发现严重缺陷,可以立即关停连铸机、纠正缺陷问题。这也是其在铁水供应受限以及产量不高的情况下仍能保持盈利的关键。


 
连接技术 新能源
 
注:本网转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。
 
如果您有汽车材料相关文章,欢迎给我们投稿,Email:service@qichecailiao.com。在线投稿
 
打赏
 
更多>同类资讯
0相关评论

推荐图文
上海阿必达
推荐资讯
点击排行
苏州新金相金属材料有限公司
铆接 精密技术
汽车材料 制造工艺

服务支持

关注我们

微信平台二维码