山東飛龍金屬材料有限公司
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印度感應(yīng)電爐煉鋼的利與弊
作者：admin 發(fā)布于：2014-9-20 5:00 Saturday
筆者了解到，印度應(yīng)用其獨(dú)特的感應(yīng)電爐融化廢料和直接還原鐵混合料的小規(guī)模煉鋼技術(shù)，滿(mǎn)足了當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的需要，特別是滿(mǎn)足了農(nóng)村地區(qū)的需要。但與此同時(shí)，感應(yīng)電爐生產(chǎn)的鋼種質(zhì)量還存在一些問(wèn)題，這種感應(yīng)電爐煉鋼技術(shù)的利與弊值得我們思考。
從傳統(tǒng)上講，現(xiàn)代煉鋼的工藝路線(xiàn)主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的高爐加上堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(BF/BOR)的一體化工藝路線(xiàn)，采用礦石加上20%廢料來(lái)生產(chǎn)“原生”鐵(VirginIron)；第二種是電弧爐(EAF)工藝路線(xiàn)，重熔廢料，或用直接還原生鐵，即高爐生鐵或直接還原鐵(DRI)來(lái)改善質(zhì)量。但是在印度還存在第三種工藝路線(xiàn)，即感應(yīng)電爐(IF)煉鋼。在印度，感應(yīng)電爐的貢獻(xiàn)較為突出，在2010~2011財(cái)政年，感應(yīng)電爐粗鋼產(chǎn)量占到印度粗鋼總產(chǎn)量的33%。
印度15CrMo合金管業(yè)的“功臣”
20世紀(jì)70年代末，印度用進(jìn)口小型感應(yīng)電爐來(lái)熔化不銹鋼廢料生產(chǎn)廚具級(jí)材料。逐漸的，企業(yè)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)用來(lái)生產(chǎn)軟鋼條錠的方法，遵循同樣的原理，他們成功地安裝了2噸爐容的感應(yīng)電爐來(lái)熔化碳素鋼廢料。隨著采用感應(yīng)電爐生產(chǎn)條錠方法的擴(kuò)展，重軋工業(yè)開(kāi)始在20世紀(jì)80年代中期進(jìn)入感應(yīng)熔煉市場(chǎng)，感應(yīng)電爐的爐容也開(kāi)始增加。如今，12~15噸爐容的感應(yīng)電爐在印度相當(dāng)普遍，最近印度國(guó)內(nèi)40噸爐容的感應(yīng)電爐已經(jīng)建成。現(xiàn)在整個(gè)印度約有1100家公司運(yùn)營(yíng)著各種規(guī)格的感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐的煉鋼總產(chǎn)能在印度估計(jì)達(dá)到3000萬(wàn)噸/年，產(chǎn)能利用率約為75%。
感應(yīng)電爐煉鋼工藝的采用，使得廢鋼成為印度15CrMo合金管廠(chǎng)家主要的入爐料，然而，印度能開(kāi)發(fā)的廢鋼資源有限，這造成廢15CrMo合金管價(jià)格格大幅上漲。為解決廢鋼短缺的問(wèn)題，印度將直接還原鐵作為感應(yīng)電爐的入爐料，且使用量在不斷增加。2010年，印度直接還原鐵產(chǎn)量為2630萬(wàn)噸，成為全球最大的直接還原鐵生產(chǎn)國(guó)。印度的直接還原鐵，約3/4是以煤為燃料在回轉(zhuǎn)爐中生產(chǎn)的，而不是以天然氣為燃料在傳統(tǒng)豎式爐中生產(chǎn)?，F(xiàn)在，印度許多直接還原鐵廠(chǎng)感應(yīng)電爐工業(yè)消耗直接還原鐵占到爐料的60%~80%。根據(jù)專(zhuān)家的說(shuō)法，印度直接還原領(lǐng)域的創(chuàng)新是在小產(chǎn)能感應(yīng)電爐上采用了直接還原鐵粉料來(lái)煉鋼，這使得印度的15CrMo合金管工業(yè)分布到全國(guó)各地。
前塔塔15CrMo合金管公司技術(shù)顧問(wèn)認(rèn)為，“在世界其他地方直接還原鐵只用于電弧爐時(shí)，印度的直接還原鐵，特別是直接還原鐵粉顆粒度小于3毫米，不經(jīng)過(guò)團(tuán)礦裝入感應(yīng)電爐。實(shí)際上印度是全球唯一采用感應(yīng)電爐大規(guī)模煉鋼的國(guó)家，在20世紀(jì)80年代，印度許多小型軋15CrMo合金管廠(chǎng)家關(guān)閉了電弧爐，采用5噸~10噸爐容的感應(yīng)電爐取而代之，因?yàn)楹笳呱a(chǎn)成本較低。”
印度感應(yīng)電爐的優(yōu)秀性能在海灣地區(qū)、沙特阿拉伯、伊拉克、伊朗、土耳其和非洲等國(guó)家和地區(qū)受到用戶(hù)的關(guān)注。這些地區(qū)和國(guó)家的小型15CrMo合金管廠(chǎng)家從印度引進(jìn)感應(yīng)電爐、小方坯連鑄機(jī)、電動(dòng)天車(chē)和材料處理設(shè)備等。
生產(chǎn)工藝有一定限制
感應(yīng)電爐生產(chǎn)鋼水的化學(xué)成分不容易控制，且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)粗鋼的化學(xué)精煉，鋼中磷和硫含量的超標(biāo)會(huì)影響鋼的質(zhì)量，如韌性和強(qiáng)度。因此用來(lái)生產(chǎn)直接還原鐵所用鐵礦石的磷和硫含量要低，所用煤的磷和硫含量也要低。感應(yīng)電爐鋼水的質(zhì)量很大程度上依靠控制入爐原材料的質(zhì)量，通過(guò)保持正確的比例、添加如白云石溶劑以及保證耐火材料的質(zhì)量可以避免爐襯對(duì)鋼水造成的污染。
直接還原鐵的金屬化率一般在88%~90%，碳含量為0.2%~0.3%。碳含量比采用煤氣工藝生產(chǎn)的直接還原鐵要低得多，煤氣工藝生產(chǎn)的直接還原鐵碳含量通常超過(guò)1%，因此不能投入感應(yīng)電爐來(lái)生產(chǎn)低碳鋼，取而代之的是把其裝入電弧爐，由于最終溫度上升增加的熱量可以使碳被氧化，從而降低了電耗，約10%~16%的FeO以及5%~8%的脈石留在產(chǎn)品里。
感應(yīng)電爐廠(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)必須保證不間斷提供低成本電源，因?yàn)槠?0%左右的生產(chǎn)成本來(lái)自電力消耗。一些感應(yīng)電爐廠(chǎng)建起了火力發(fā)電廠(chǎng)和直接還原鐵廠(chǎng)一起合作來(lái)發(fā)電，這樣才能比較容易地控制成本。
遭遇鋼質(zhì)提升新挑戰(zhàn)
為改進(jìn)感應(yīng)電爐廠(chǎng)煉鋼的能源效率和進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，有必要通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)保證技術(shù)不斷更新。但是，感應(yīng)電爐工業(yè)主要由中小企業(yè)組成，他們很少有能力和資金來(lái)實(shí)施研發(fā)項(xiàng)目。
全球15CrMo合金管動(dòng)態(tài)組織(WorldSteelDynamics)注意到，印度的煤基直接還原鐵和30噸感應(yīng)電爐的產(chǎn)量在逐漸下降，這歸因于原材料成本的上漲和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，其中一些15CrMo合金管廠(chǎng)家不能再購(gòu)買(mǎi)非法礦山的鐵礦石。
印度標(biāo)準(zhǔn)局于2012年9月份引入標(biāo)準(zhǔn)以改進(jìn)建筑、橋梁和道路用鋼的質(zhì)量，印度15CrMo合金管工業(yè)部聯(lián)合工廠(chǎng)委員會(huì)常務(wù)秘書(shū)G.K.Basak表示，政府計(jì)劃改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施用鋼質(zhì)量。
新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將影響到印度1100萬(wàn)噸低質(zhì)量鋼產(chǎn)能。印度鋼產(chǎn)能為8800萬(wàn)噸/年，約23%是感應(yīng)電爐用煤基直接還原鐵生產(chǎn)的。這類(lèi)爐子不能去除鋼中磷和其他雜質(zhì)，而采用氣基直接還原鐵來(lái)煉鋼可改進(jìn)鋼的質(zhì)量。生產(chǎn)商需要資金、時(shí)間和技術(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換到這一新工藝。WelspunMaxsteel有限公司常務(wù)副總裁R.S.Borwankar表示，該公司采用煤氣豎爐生產(chǎn)直接還原鐵?！澳壳埃《葮?biāo)準(zhǔn)局對(duì)鋼產(chǎn)品的認(rèn)證是供選擇的方案，但到9月份就會(huì)成為了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，大型15CrMo合金管公司例如塔塔、JSW和國(guó)有的印度15CrMo合金管局有限公司所認(rèn)證的產(chǎn)品將受益，感應(yīng)電爐所生產(chǎn)的鋼將需要通過(guò)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步精煉才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求?！盧.S.Borwonkar這樣表示。
但同時(shí)也應(yīng)該看到，印度政府正致力于加快印度15CrMo合金管工業(yè)的發(fā)展。特別是對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，其人均鋼消費(fèi)水平約10千克，政府將努力利用低成本小規(guī)模手段生產(chǎn)15CrMo合金管以作為增加農(nóng)村地區(qū)15CrMo合金管消費(fèi)的一個(gè)途徑，例如鋼筋產(chǎn)品。在此方面感應(yīng)電爐可以發(fā)揮出它的作用，如果感應(yīng)電爐工業(yè)面對(duì)挑戰(zhàn)，印度政府將采取支持措施
從傳統(tǒng)上講，現(xiàn)代煉鋼的工藝路線(xiàn)主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的高爐加上堿性氧氣轉(zhuǎn)爐(BF/BOR)的一體化工藝路線(xiàn)，采用礦石加上20%廢料來(lái)生產(chǎn)“原生”鐵(VirginIron)；第二種是電弧爐(EAF)工藝路線(xiàn)，重熔廢料，或用直接還原生鐵，即高爐生鐵或直接還原鐵(DRI)來(lái)改善質(zhì)量。但是在印度還存在第三種工藝路線(xiàn)，即感應(yīng)電爐(IF)煉鋼。在印度，感應(yīng)電爐的貢獻(xiàn)較為突出，在2010~2011財(cái)政年，感應(yīng)電爐粗鋼產(chǎn)量占到印度粗鋼總產(chǎn)量的33%。
印度15CrMo合金管業(yè)的“功臣”
20世紀(jì)70年代末，印度用進(jìn)口小型感應(yīng)電爐來(lái)熔化不銹鋼廢料生產(chǎn)廚具級(jí)材料。逐漸的，企業(yè)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)用來(lái)生產(chǎn)軟鋼條錠的方法，遵循同樣的原理，他們成功地安裝了2噸爐容的感應(yīng)電爐來(lái)熔化碳素鋼廢料。隨著采用感應(yīng)電爐生產(chǎn)條錠方法的擴(kuò)展，重軋工業(yè)開(kāi)始在20世紀(jì)80年代中期進(jìn)入感應(yīng)熔煉市場(chǎng)，感應(yīng)電爐的爐容也開(kāi)始增加。如今，12~15噸爐容的感應(yīng)電爐在印度相當(dāng)普遍，最近印度國(guó)內(nèi)40噸爐容的感應(yīng)電爐已經(jīng)建成。現(xiàn)在整個(gè)印度約有1100家公司運(yùn)營(yíng)著各種規(guī)格的感應(yīng)電爐。感應(yīng)電爐的煉鋼總產(chǎn)能在印度估計(jì)達(dá)到3000萬(wàn)噸/年，產(chǎn)能利用率約為75%。
感應(yīng)電爐煉鋼工藝的采用，使得廢鋼成為印度15CrMo合金管廠(chǎng)家主要的入爐料，然而，印度能開(kāi)發(fā)的廢鋼資源有限，這造成廢15CrMo合金管價(jià)格格大幅上漲。為解決廢鋼短缺的問(wèn)題，印度將直接還原鐵作為感應(yīng)電爐的入爐料，且使用量在不斷增加。2010年，印度直接還原鐵產(chǎn)量為2630萬(wàn)噸，成為全球最大的直接還原鐵生產(chǎn)國(guó)。印度的直接還原鐵，約3/4是以煤為燃料在回轉(zhuǎn)爐中生產(chǎn)的，而不是以天然氣為燃料在傳統(tǒng)豎式爐中生產(chǎn)?，F(xiàn)在，印度許多直接還原鐵廠(chǎng)感應(yīng)電爐工業(yè)消耗直接還原鐵占到爐料的60%~80%。根據(jù)專(zhuān)家的說(shuō)法，印度直接還原領(lǐng)域的創(chuàng)新是在小產(chǎn)能感應(yīng)電爐上采用了直接還原鐵粉料來(lái)煉鋼，這使得印度的15CrMo合金管工業(yè)分布到全國(guó)各地。
前塔塔15CrMo合金管公司技術(shù)顧問(wèn)認(rèn)為，“在世界其他地方直接還原鐵只用于電弧爐時(shí)，印度的直接還原鐵，特別是直接還原鐵粉顆粒度小于3毫米，不經(jīng)過(guò)團(tuán)礦裝入感應(yīng)電爐。實(shí)際上印度是全球唯一采用感應(yīng)電爐大規(guī)模煉鋼的國(guó)家，在20世紀(jì)80年代，印度許多小型軋15CrMo合金管廠(chǎng)家關(guān)閉了電弧爐，采用5噸~10噸爐容的感應(yīng)電爐取而代之，因?yàn)楹笳呱a(chǎn)成本較低。”
印度感應(yīng)電爐的優(yōu)秀性能在海灣地區(qū)、沙特阿拉伯、伊拉克、伊朗、土耳其和非洲等國(guó)家和地區(qū)受到用戶(hù)的關(guān)注。這些地區(qū)和國(guó)家的小型15CrMo合金管廠(chǎng)家從印度引進(jìn)感應(yīng)電爐、小方坯連鑄機(jī)、電動(dòng)天車(chē)和材料處理設(shè)備等。
生產(chǎn)工藝有一定限制
感應(yīng)電爐生產(chǎn)鋼水的化學(xué)成分不容易控制，且不能實(shí)現(xiàn)對(duì)粗鋼的化學(xué)精煉，鋼中磷和硫含量的超標(biāo)會(huì)影響鋼的質(zhì)量，如韌性和強(qiáng)度。因此用來(lái)生產(chǎn)直接還原鐵所用鐵礦石的磷和硫含量要低，所用煤的磷和硫含量也要低。感應(yīng)電爐鋼水的質(zhì)量很大程度上依靠控制入爐原材料的質(zhì)量，通過(guò)保持正確的比例、添加如白云石溶劑以及保證耐火材料的質(zhì)量可以避免爐襯對(duì)鋼水造成的污染。
直接還原鐵的金屬化率一般在88%~90%，碳含量為0.2%~0.3%。碳含量比采用煤氣工藝生產(chǎn)的直接還原鐵要低得多，煤氣工藝生產(chǎn)的直接還原鐵碳含量通常超過(guò)1%，因此不能投入感應(yīng)電爐來(lái)生產(chǎn)低碳鋼，取而代之的是把其裝入電弧爐，由于最終溫度上升增加的熱量可以使碳被氧化，從而降低了電耗，約10%~16%的FeO以及5%~8%的脈石留在產(chǎn)品里。
感應(yīng)電爐廠(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)必須保證不間斷提供低成本電源，因?yàn)槠?0%左右的生產(chǎn)成本來(lái)自電力消耗。一些感應(yīng)電爐廠(chǎng)建起了火力發(fā)電廠(chǎng)和直接還原鐵廠(chǎng)一起合作來(lái)發(fā)電，這樣才能比較容易地控制成本。
遭遇鋼質(zhì)提升新挑戰(zhàn)
為改進(jìn)感應(yīng)電爐廠(chǎng)煉鋼的能源效率和進(jìn)一步改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，有必要通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)保證技術(shù)不斷更新。但是，感應(yīng)電爐工業(yè)主要由中小企業(yè)組成，他們很少有能力和資金來(lái)實(shí)施研發(fā)項(xiàng)目。
全球15CrMo合金管動(dòng)態(tài)組織(WorldSteelDynamics)注意到，印度的煤基直接還原鐵和30噸感應(yīng)電爐的產(chǎn)量在逐漸下降，這歸因于原材料成本的上漲和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，其中一些15CrMo合金管廠(chǎng)家不能再購(gòu)買(mǎi)非法礦山的鐵礦石。
印度標(biāo)準(zhǔn)局于2012年9月份引入標(biāo)準(zhǔn)以改進(jìn)建筑、橋梁和道路用鋼的質(zhì)量，印度15CrMo合金管工業(yè)部聯(lián)合工廠(chǎng)委員會(huì)常務(wù)秘書(shū)G.K.Basak表示，政府計(jì)劃改進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施用鋼質(zhì)量。
新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將影響到印度1100萬(wàn)噸低質(zhì)量鋼產(chǎn)能。印度鋼產(chǎn)能為8800萬(wàn)噸/年，約23%是感應(yīng)電爐用煤基直接還原鐵生產(chǎn)的。這類(lèi)爐子不能去除鋼中磷和其他雜質(zhì)，而采用氣基直接還原鐵來(lái)煉鋼可改進(jìn)鋼的質(zhì)量。生產(chǎn)商需要資金、時(shí)間和技術(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換到這一新工藝。WelspunMaxsteel有限公司常務(wù)副總裁R.S.Borwankar表示，該公司采用煤氣豎爐生產(chǎn)直接還原鐵?！澳壳埃《葮?biāo)準(zhǔn)局對(duì)鋼產(chǎn)品的認(rèn)證是供選擇的方案，但到9月份就會(huì)成為了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，大型15CrMo合金管公司例如塔塔、JSW和國(guó)有的印度15CrMo合金管局有限公司所認(rèn)證的產(chǎn)品將受益，感應(yīng)電爐所生產(chǎn)的鋼將需要通過(guò)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步精煉才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求?！盧.S.Borwonkar這樣表示。
但同時(shí)也應(yīng)該看到，印度政府正致力于加快印度15CrMo合金管工業(yè)的發(fā)展。特別是對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，其人均鋼消費(fèi)水平約10千克，政府將努力利用低成本小規(guī)模手段生產(chǎn)15CrMo合金管以作為增加農(nóng)村地區(qū)15CrMo合金管消費(fèi)的一個(gè)途徑，例如鋼筋產(chǎn)品。在此方面感應(yīng)電爐可以發(fā)揮出它的作用，如果感應(yīng)電爐工業(yè)面對(duì)挑戰(zhàn)，印度政府將采取支持措施
