全球短流程钢厂发展拥有光明前景

时间:2017-05-11 09:50 来源:未知 作者:admin 点击:次

在短流程钢厂开启的20世纪60年代之前,钢铁企业通常利用电炉进行特殊钢和高端合金的小批量生产。虽然在20世纪50年代初出现许多不同的炼钢技术,但今天仍在广泛使用的两种炼钢技术是:钢铁联合企业采用的转炉炼钢技术和短流程钢厂采用的电炉炼钢技术。

代表美国电炉钢铁制造商的美国钢铁制造商协会(SMA)主席Philip K.Bell指出,20世纪下半叶,全球钢铁工业发生巨大转变,随着时间推移,北美、欧洲和亚洲一些公司打造了新的通常称为短流程的钢厂,利用电炉进行炼钢,炼钢所用生产原料是废钢。

特别是在意大利,可以看到许多家族企业基于电炉炼钢建设炼钢厂和轧钢厂。据美国钢铁制造商协会炼钢和铸造委员会副主席William H. Emling称,在美国,随着废钢开始大量进入市场,短流程钢厂概念在20世纪60年代开始出现,特别是美国纽柯公司开始采用电炉炼钢。他指出,短流程钢厂首先生产的是长材,如钢筋和线材。

然而,通过利用西马克公司开发的紧凑式带钢生产技术(CSP),纽柯公司于1989年在其印第安纳州Crawfordsville钢厂投产一套薄板坯连铸连轧设备。据Emling称,这是短流程钢厂生产的转折点,使得电炉钢厂也可以生产板材。他说,经过多年的发展,采用电炉和连铸机生产的钢材已经可以用于许多关键场所。

电炉的发展包括可以从炉壁喷吹氧气、炭和石灰,增加化学或非电能源的使用。Emling说,由此使得电炉出钢到出钢时间在15年的时间里从45-60分钟减少到30分钟。辅助设备,如钢包炉也有助于电炉更高效的生产。

Emling指出,美国电炉炼钢发展趋势不同于世界其他地区。在美国有更多的钢铁企业采用电炉炼钢,并且这些企业有机会向着采用电炉炼钢的方向发展。美国较低的能源成本、更好的基础设施和政府支持在推动钢铁企业发展电炉炼钢方面均发挥了重要作用。

电炉炼钢的优势

德勤会计师事务所合伙人Nicholas Sowar指出,电炉炼钢技术本身具有许多优点,包括更容易控制排放物、更容易控制冶金过程、达到更高温度、消耗更少的能源、更高的生产灵活性,以及可以迅速开始炼钢或是暂停炼钢。此外,短流程钢厂也可以建设在更靠近市场的地方,以便产品销售。

意大利达涅利公司炼钢部门销售副总裁Paolo Burin指出,由于电炉主要是以废钢作为炼钢原料,因而电炉是完美的废物回收再利用设备。他指出,虽然最初电炉被用作是熔化废钢的一种装置,但过去一些年电炉炼钢使用的原料更加灵活,基于可以获得的原料和市场条件等,可以使用直接还原铁、热压块铁、生铁和铁水。他说,除了可以利用高品质废钢外,电炉炼钢可以通过后面的二次冶炼处理,包括真空脱气控制钢水成分,如氮和硫,可以生产出洁净度类似于转炉炼钢的钢水。

美国钢铁技术协会(AIST)执行经理Ronald E. Ashburn也指出,虽然在一定的时期所谓的短流程钢厂是指在特定地区每年生产数十万吨碳钢的小钢厂,但今天我们所称的短流程钢厂其产能已经大幅提升,并且通过生产工艺创新已经使其生产的产品在质量和等级方面,可以与钢铁联合企业生产的产品进行竞争。他还指出,虽然今天运行的短流程钢厂不需要投资焦炉、高炉以及相应的辅助设备,但短流程钢厂需要投资其他生产设备,并且未来也将继续如此。

短流程钢厂经营理念

美国匹兹堡Hatch Associates公司总经理Ted Lyon指出,虽然生产技术是短流程钢厂的关键因素,但短流程概念与业务战略和经营理念更密切,而不是技术。他提醒说,传统短流程钢厂的定义至少像其最初所构想的那样,是基于电炉炼钢且年产能不到100万吨,并尽可能利用当地优质废钢,有低价稳定的电力供应及销售其产品的本地市场。

美国钢铁制造商协会的Bell也指出,大部分新建短流程钢厂(主要是在美国)没有工会,强调生产车间的自主性和与管理层的合作,即鼓励工人安全、持续和高效地生产出高质量钢材。他指出,事实上美国短流程钢厂的工人是世界生产力最高的,吨钢工时只有0.9-0.5。

美国电炉钢占比不断提升

据美国金属战略公司(Metal Strategies)总裁Christopher Plummer称,全球有24.5%的粗钢是通过电炉生产,虽然目前这一比例远高于上世纪60年代的10%,但已经明显低于上世纪90年代中期接近34%的峰值。

Plummer指出,虽然美国电炉钢产量比较稳定,但其在美国粗钢总产量的占比却从2000年的47%提高到2016年的66.8%,这反映出许多美国高炉被关闭或是暂时闲置。他认为美国电炉钢占比将会继续提高,直至达到70%。

目前,中国和印度钢铁联合企业生产的粗钢在全球粗钢产量中占有重要地位。Plummer指出,虽然2016年中国生产粗钢8亿吨左右,但中国电炉钢产量从峰值的7100万吨(占当年粗钢产量的10%)降至2016年的4770万吨左右(约占6%),中国电炉钢产量下降的主要原因是铁矿石价格下跌使得转炉炼钢在成本上更合算。

First River咨询公司合伙人James Moss指出,中国必须快速发展钢铁产业,因为中国需要一个规模较大的钢铁产业支撑经济发展需求。因此,在国内缺乏废钢的情况下,中国只能发展高炉和转炉,在大约十年间建设6亿-7亿吨高炉产能,而电炉产能则相形见绌。

Emling指出,当中国钢铁生产要保持可持续发展以及废钢可以更容易获取时,中国以高炉-转炉流程为主的情况将会发生转变。他确信这将需要一段时间,并且至少需要十年时间中国电炉炼钢才能加速发展。

Burin观察到,中国政府已经提出减少钢铁联合企业数量,关闭落后钢厂,并以远离城市且更新、环境更友好钢厂取代老旧钢厂的规划。随着在中国更容易大量获取废钢和企业更加关注钢铁生产对环境的影响,他认为未来中国钢铁生产发展的趋势至少是部分用电炉取代落后转炉。考虑到中国正寻求改变的意愿,Burin认为今后几年内将在中国看到一些新电炉投产。

然而,IHS Markit公司负责钢铁定价和采购服务的分析师称,虽然中国号召采用电炉生产钢铁,但实际上中国企业所用的电力主要来自对环境有很大负面影响的燃煤发电厂。

中国以外国家电炉钢产量增长

在中国以外的世界其他地区,约有30%-40%的粗钢是采用电炉生产。First River公司的Moss观察到,目前这一比例仍在不断提升,但由于受各种因素影响,包括废钢获得难易程度、电力供应等,世界不同地区电炉钢占比增速并不相同。

Hatch Associates公司的Lyon指出,在发达国家,像西欧国家和美国,由于有较大的废钢蓄积量和成熟的废钢收集系统、废钢加工和分销能力,电炉钢占比相对较高。不过,未来发展中国家电炉钢占比也会像发达国家一样提升到较高水平。

达涅利公司的Burin指出,预计到2020年欧洲电炉钢占比将提升到60%,但目前其电炉钢占比仅为45%。美国Bradford公司总裁兼分析师Charles Bradford指出,虽然欧洲拥有充足的废钢资源,但欧洲电炉炼钢生产却受到当地较高的电力成本限制。First River公司的Moss则确信,受更严格的环保标准推动,欧洲钢铁企业将不得不提高电炉的使用。

通过进口废钢,土耳其电炉钢产量在不断增长,而中东地区钢铁企业粗钢生产很多是采用直接还原铁-电炉流程。目前,中东地区电炉钢占比在92%左右。

美国新增电炉钢产能

在美国,采用电炉炼钢的钢铁企业已经获得66.8%的市场份额,并且这一比例还将进一步攀升。目前,美国两家新电炉钢厂正在建设和不断提升产量之中。在2016年12月投产之后,位于美国阿肯色州Osceola的大河钢铁公司(Big River Steel)正在不断提高电炉钢产量,在2017年1月首次满月运行中,该公司生产6.3万吨热轧板,今年4月该公司预计将开始生产冷轧板材和镀锌板。

位于美国德克萨斯州欧文市的商业金属公司(CMC)正寻求成功复制其在亚利桑那州梅萨建设第一家短流程钢厂的成功,在美国俄克拉荷马州Durant建设第二家生产钢筋的短流程钢厂,该钢厂计划在今年秋季投产,不仅生产直棒式钢筋,并且将是美国第一家生产盘卷钢筋的钢厂。

美国大河钢铁公司

大河钢铁公司被描述为是一家“柔性钢厂”。由于未来钢厂要更灵活地应对全球经济发展和变化,因而Emling认为这可能是未来钢厂将遵循的发展趋势。

Emling观察到,大河钢铁公司可以利用已经显示出可提高化学能效率、同时运转成本降低70%、而且炼钢速度比采用旧技术短流程钢厂更快、由西马克公司开发的SIS炉壁吹氧/烧嘴系统。他说,由于炼钢原料的灵活性,大河钢铁公司可以生产更洁净的钢,由于连铸机可以连铸更厚的板坯,以及热轧带钢轧机可以生产更薄规格的热轧卷,因而其可以生产更宽的产品。此外,该公司的RH脱气装置使其可以生产大量超低碳钢。

大河钢铁公司首席商务官Mark Bula说,电炉加上RH脱气装置使得该公司更类似于一家钢铁联合企业。他说,该公司所具有的生产能力使其生产的洁净钢的碳和氮含量接近钢铁联合企业的水平,并且远高于传统短流程钢厂的水平。他还指出,该公司已经使得市场相信大河钢铁公司可以提供类似于传统钢铁联合企业生产的产品。

Mark Bula解释说,对汽车企业和其他企业而言,更绿色的炼钢工艺是其采购钢材时考虑的十分重要的因素。虽然大河钢铁公司有能力通过100%地使用生铁而避免使用废钢,但Bula称不确定公司会真的愿意额外增加费用这样做。但是对于某些钢种,如高端电工钢或是先进高强钢,大河钢铁公司可以在炼钢原料中使用更高比例的替代废钢的原料。Bula说,大河钢铁公司终将是第一家所谓的智能型钢厂,其数据收集能力是首屈一指的。

虽然其他地区的钢铁企业,如美国和世界其他地区钢厂也会利用类似大河钢铁公司的技术,但Bula称不确定他们会复制大河钢铁公司的做法,包括对许多钢铁企业而言十分困难的重建钢厂。他指出,大河钢铁公司从来不满足于现状,公司会不断尝试新突破。

微型钢厂

微型钢厂背后的概念是通过小规模生产设备,为某一区域市场生产一系列的产品。通过一定的技术进步,其可以不增加生产成本的方式实现这一目的。达涅利公司的Burin指出,在微型钢厂中,连铸单元的生产速度要高于电炉生产单元,由此使得微型钢厂与其他钢厂存在差异。这种生产方式有益于连铸线与轧制线的有效衔接。

Hatch Associates公司的Lyons说,对美国商业金属公司而言,选择建设微型钢厂更多的是一个适应其所售产品的单独的商业决定,而且其是建设满足特定市场需求、适当规模的钢厂。他还指出,不确定微型钢厂的概念只限于生产钢筋或是长材。

德勤公司的Sowar也认为,纽柯公司包含钢水直接浇铸成近终形和产品厚度无需进一步热轧或是冷轧的带钢直接浇铸工艺也是一种微型钢厂技术,这种方式可以使得整个钢厂的占地面积只有传统短流程钢厂的六分之一,并且生产成本是传统钢铁联合企业的十分之一。目前,纽柯公司运转着两套带钢直接浇铸设备,一套在印第安纳州Crawfordsville钢厂,另一套在阿肯色州Blytheville钢厂。

Emling指出,伴随电炉装料、原料预热、废气回收,以及环境控制技术的进步,全球电炉钢占比预计还将会进一步增长。美国钢铁制造商协会主席Philip K.Bell则说,确信电炉炼钢在美国和全球的未来是光明的,唯一可能的是电炉钢占比增速将低于铁矿石或冶金煤价格增速。