在2014年春末夏初的5月,中国金属学会常务副理事长王天义、首钢总公司副总经理王毅、北京首钢国际工程有限公司副总经理张福明和北京建龙重工集团有限公司总工程师李占国一行四人赴大西洋彼岸的美国和墨西哥,考察了世界最大经济体美国在世界金融危机后钢铁工业的生产和技术装备状况,并就高炉喷吹天然气及海绵铁生产技术进行了重点考察。
一、CASTRIP公司,MIDREX公司,安赛乐米塔尔等5家钢铁公司概况
1. CASTRIP LLC公司
该公司由三家公司合资组成,股权为美国纽柯钢铁公司47.5%、澳大利亚Bluescope钢铁公司47.5%和日本石川岛播磨重工(IHI)5%。现有两条生产线:第一条线2002年建成,设计能力为50万t;第二条线2009年建成,设计能力为70万t。实际达产能力在设计能力的1/3到1/2,已试产0.7mm厚、强度等级800MPa的产品,成材率为92%~95%。据介绍已签署一套转让协议,由于保密不便披露。
2. 美国米德雷克斯(MIDREX)公司
该公司为日本神户制钢全资子公司。其竖炉海绵铁技术成熟,在全球竖炉海绵铁市场占有率为60%。MIDREX采用Co↑rex2000所排放烟气作为竖炉海绵铁还原气体的生产工艺已在南非萨尔达纳从1999年至今一直正常生产,在印度金达尔正在建设180万t采用鲁奇技术煤制气的竖炉海绵铁生产线,使用自产煤,现竖炉已建成,正在等煤制气工程完工。
该公司在美国明尼苏达建成的第三代转底炉生产线,股权为美国动力钢公司占80%,该公司占20%,现在仍处于试生产期,去年实际产量为25万t(设计能力50万t),目前尚不具备技术转让条件。
3. 安塞乐米塔尔北美技术研发中心
该中心为原内陆钢铁公司的技术中心,安塞乐米塔尔在收购内陆钢铁公司时一并为安塞乐米塔尔收购,现负责整个美洲地区的技术工作,中心共200多人,分为三个室——工艺、产品和用户服务。研究人员大多来自生产一线,有着丰富的实践经验,除承担研发课题外,还负责帮助解决生产厂的具体技术问题,其经费由各生产厂按比例提供,产品集中于汽车用钢的研发,特别注重和用户一起开发新品种,其人员中大约10%来自中国,现在也开始重视节能减排和综合利用,但其重点是放在源头治理,控制原料质量,具体处理技术比不上日韩。
4. 美国LTV钢铁公司高炉车间(现归安赛乐米塔尔)
该车间共有三座高炉(现两座生产),1号、3号炉1953年建成,4号炉1969年建成,均为钟式上料,现在全部喷吹天然气,置换比在0.93~1.19,随喷吹量增加而置换比减少,使用天然气后,由于价格为焦炭的一半,故铁水成本降低3.76美元/t,其炉料结构为100%球团,入炉品位63%~64%,消耗天然气112kg/t,焦炭315kg,风温2225℉,两座高炉日产1万t铁。我们到炉前认真了解了喷吹天然气的管道及吹管,并和该厂技术人员交流了喷吹天然气的技术细节。
5. 墨西哥竖炉海绵铁生产线
该炼钢厂位于墨西哥的普埃布拉市,归属于墨西哥特内姆公司(另外一个厂建在蒙特雷),建于1969年,其中DRI产能100万t,炼钢(电炉)产能90.5万t,轧钢产能56.6万t,生产小方坯64.7万t,大圆坯23.8万t,小方坯供自己用,圆坯供另一家厂生产无缝钢管。一套轧机生产线材和棒材。
在该厂详细进行了关于竖炉海绵铁技术的交流,并考察了生产线。该生产线采用HYL技术于1969年建成投产,去年产量108万t。全部使用外地的球团厂球团(Fe含量66%~67%,脉石含量6%~7%),其金属化率达到94.5%,C含量2%~4%,天然气消耗3.2GJ/t,因建设较早,故采用重整气工艺,其蒸气用于发电,可供还原铁工艺使用,其天然气价格4.5美元/百万Btu,电50美元/MWh,烟气处理后CO2外销,水处理后自用,作业率95%,每两年检修一次,每次停产20天。
对方介绍和MIDREX比较:①零重整条件下,允许球团硫含量较高。②工作压差小,易于操作和控制。③可以达到更高的碳含量,适合于炼钢使用。④使用压力高,所以竖炉直径小,设备投资低。
二、收获及认识
1. 此次美国之行对美国钢铁工业的现状有了进一步的了解。美国钢铁工业呈现两极发展的态势。一方面是以安塞乐米塔尔为代表的长流程生产厂,以生产高端产品而生存;另一方面以美国纽柯钢铁公司和美国动力钢公司为首的短流程厂则凭借其成本优势占据了中低端产品的市场。
2. 从技术方面讲,以安塞乐米塔尔为代表的长流程厂从总体看设备老化落后,面临更新改造,在节能方面由于其低廉的能源价格而无明显创新,而环保方面更多是着眼于从源头控制原料的质量,后序治理作为次要手段。但根据其条件而采取的高球团比技术和多能源喷吹技术(天然气、煤气、煤)值得我们研究和借鉴。
3. 美国的短流程生产线是依靠技术进步发展起来的,所以现在仍然十分注重这方面的努力。从目前看工作重点是两个方向:一是利用其天然气价格优势生产海绵铁替代废钢,提升钢的质量;二是继续发展连铸连轧技术。值得我们学习的是其在新技术开发方面的不懈努力,如第三代转底炉和薄带铸轧技术(CASTRIP)已经进行了十来年的努力,现仍在坚持并取得了一定的进展。
4. 对于竖炉海绵铁技术目前世界上两个流派各有所长,相互竞争推动了技术发展,近年来又进入了快速发展的时期。对于在中国发展海绵铁技术的关键点在于还原气体,因此应高度重视印度金达厂使用煤制气技术海绵铁厂的投产及使用,并着力研究煤制气技术。
5. 继续关注第三代转底炉技术的进展,同时要支持国内诸如气化熔分和低温冶金技术的发展,希望通过技术创新走出一条中国式短流程发展之路。