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中国特殊钢铁发展的思考

来源:弹簧厂      发布时间:13-07-02 01:04    次浏览   大小:  16px  14px  12px

   钢可以分为普钢和特钢两大类,特钢即特殊钢包括优质合金钢与合金,合金可以不以铁为基,例如可以是镍基、铁镍基。特殊钢包括合金结构钢、合金弹簧钢、合金工具钢、轴承钢、不锈钢、高温合金、精密合金等。      我国几十年来,把电炉厂称为特殊钢厂,把转炉厂或钢铁联合企业归属为普钢厂。中国特钢企业协会已开过8届会员大会,特钢协会的成员企业主要为电炉厂家。      一、特钢生产流程与钢厂类型      随着20世纪后半叶以来连铸及炉外处理(包括铁水预处理与钢的二次精炼)技术的发展,钢的制备技术发生了根本的变化,现代钢生产流程主要是:      转炉流程:高炉冶炼——铁水预处理——转炉治炼——二次精炼——连铸——(热送热装)轧制;      电炉流程:电炉冶炼——二次精炼——连铸——(热送热装)轧制;      特种熔炼:特种熔炼(真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束重熔、等离子熔炼或重熔等)——锭子锻造或轧制、挤压。      现代炼钢流程主要是转炉流程和电炉流程。2004年世界粗钢产量达10.548亿t,其中转炉钢66452万t,占63%,电炉钢35652万t,占33.8%。特种熔炼产量小,但对国防、前沿技术、重要国民经济部门发展具有重要意义。      钢厂类型也发生了很大变化,国外(例如美国)主要有:钢铁联合企业(Integrated Iron and Steel Company)、现代电炉钢厂(Mini Mill)及专门的特钢厂(例如Cabot公司及Allvac公司等专门的电渣及真空冶金厂)。国内除钢铁联合企业(例如武钢、鞍钢、首钢等)、现代电炉钢厂(例如珠江钢铁)之外,出现了一批新型的带电炉的钢铁联合企业(例如宝钢、安钢、沙钢、兴澄特钢等)。他们有的是在钢铁联合企业里安装了现代电炉(宝钢、安钢等),有的是在原来只有电炉流程的企业中建了转炉流程(沙钢、兴澄特钢等)。由于我国用特种熔炼方法生产特钢的规模不大(美国一个专门的特种熔炼厂家年产量可达几十万吨),特种熔炼通常是作为现代电炉钢厂的一个分厂或车间,或是新兴钢铁联合企业中现代电炉钢厂的一个分厂或车间。      转炉与电炉冶炼具有越来越多的共性,转炉可以冶炼普通钢,也可以冶炼特殊钢;电炉可以冶炼特殊钢,也可以冶炼普通钢。继续将转炉厂称作普钢厂,将电炉厂称作特钢厂,已名不符实,影响钢厂的发展,特别是将电炉厂限于生产特钢,更会影响其发展。      二、国内外特钢占整个钢产量的比例      目前世界上特钢产量约占整个钢产量的15%左右(以美国、日本为代表),世界主要产钢国家特钢生产及消费情况,列于表1。      中国2003年合金弹簧钢、合金结构钢、滚珠轴承钢、合金工具钢、高合金工具钢、不锈钢总产量为1098万t,钢总产量为22241万t。2005年特钢总产量为1132万t,钢总产量约为3.5万t。      由上述数据可见,世界上,美国、日本特钢比例约为15%,一些欧洲国家例如德国、瑞典、意大利等比例更高,而我国特钢只占钢总量的很小部分,每年进口钢材主要是特钢和优质特钢。特钢主要是由电炉和转炉生产出来的,进一步的生产统计会发现,虽然转炉也能生产特钢,但我国特钢目前主要是由电炉厂生产的,不应从个别国家用转炉生产特钢的比例高于电炉而过多地宣传转炉厂生产特钢的优势,发展特钢有利于我国由钢铁大国变为钢铁强国。重点应发展电炉流程。      三、及时引导、支持对发展我国现代电炉的第二轮投资      我国现代电炉炼钢始于1993年原冶金部和上海市在上海召开的“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”(以下简称第一次上海会议)。由于各级政府部门引导,支持钢铁企业进行了对现代电炉流程的一轮投资,依靠引进国外现代电炉流程先进技术,在我国建成了一批“三位一体”或“四位一体”的先进电炉流程。      正是由于这批先进的现代电炉流程的建成、投产、达产、超产,使得我国电炉钢比例一度打存了自1993年至2000年逐步下降的局面,走出了低谷,在2000年至2003年间,有所回升,约回升了2个百分点,在这一阶段,电炉钢增长速度高于全国钢增长速度及转炉钢增长速度,见表2。      这一阶段电炉钢为什么如此飞速增长?国民经济的高速发展是动力,电炉的发展,受GDP增长的拉动,但是如果没有投资,国家不建成一批现代电炉流程,电炉钢的飞速发展是不可能的。当然,单靠引进设备是不够的,这里有着我国广大电炉工作者创造性的辛勤劳动,是他们的努力才使得我国目前在电炉冶炼工艺、技术经济指标、理论研究方面达到国际先进水平,有的居国际领先地位。      然而,我国目前正处于1990年以来电炉钢比例第二次逐年下降的阶段,由于前一阶段我国对转炉流程进行大量投资导致的转炉钢生产能力的释放,使我国转炉钢产量大幅度增长,2004年增长速度达到27%,而电炉钢第一轮投资导致的潜能挖掘、释放已近饱和,年增长速度大大降低,2004年为6.7%,转炉钢增长速度大大高于电炉钢,从而使电炉钢一年中下降了2个百分点,估计2005年、2006年还会是这种状态。      电炉钢比例的下降,不利于钢铁工业的可持续发展,不利于我国从一个钢铁大国变为一个钢铁强国,值得引起重视。本人认为,国家应及时引导、支持对发展我国现代电炉流程的第二轮投资。      表2 2001~2003年我国及世界电炉钢的增长速度      钢增长速度=(当年钢产量-去年钢产量)/去年钢产量*100%      国家早已明文规定淘汰大批落后的小高炉、小转炉、小电炉、地条钢等,但目前小高炉、小转炉、10吨以下的小电炉生产能力仍占有相当大的比例,“十一五”期间将按照“依法、依规关停一批,差别对待挤垮一些,上大压小淘汰一批,等量置换改造一批”的原则,综合运用各种手段使落后产能尽快退出市场。相信会收到预期的效果。这里我想进一步谈谈有关修改钢的国家标准的问题。      当前发展我国电炉炼钢、淘汰落后产能,除国家要出台有关的政策法规外,从技术上还要对某些钢材,例如使用量大面广的建筑钢材国家标准及时修订,一要支持有关制定和修订国家标准的研究工作,二要及时制定和修订有关国家标准。      根据“新一代钢材材料的重大基础研究”973项目的研究结果,钢的洁净度对钢的组织性能具有重要影响,建议修改有关钢,特别是使用量大面广的铁素体+珠光体类型钢的洁净度标准,例如硫、磷、非金属夹杂物的标准,制定有关钢中氮、氧的标准,由于钢中流及溶解氧对钢力学性能具有显著作用,要生产新开发出来的超级钢就不能沿用原传统钢的标准。对钢中的总氧量应提出要求。如果要求钢的总氧量<=50ppm,硫含量<=100ppm,则一些代表落后生产的装备和工艺因为生产的钢达不到这一要求,不合格,自然会被淘汰掉,而这些要求对于先进的转炉流程及电炉流程是容易达到的。“上大压小淘汰一批”可能会遇到困难,因为落后产能尚可以按传统标准生产低档产品,与先进流程进行成本竞争。      关于洁净度,对“极限洁净度”和“经济洁净度”的理解,我认为“极限”是很难量化的,只能确定目前情况下可达到的水平,但这一水平应不是“极限”,不同时期可能达到的水平是不一样的,“经济”也是相对的,发展的。“经济洁净度”应是为满足先进钢铁材料性能要求,在现行装备与工艺条件下能够达到,达到它不过多增加成本的洁净度。按照这一理解,上述总氧量<=50ppm、硫含量<=100ppm可以确定为目前条件下400MPa级铁素体+珠光体的“经济洁净度”。“经济洁净度”的门槛值也就是标准规定,订得不恰当,就可能从客观上延长落后装备和工艺的寿命,形成落后与先进共存、竞争的局面,影响落后产能的淘汰速度和先进钢铁材料的推广应用,特别是在我国还不完全是优质优价的情况下更是如此。用屈服强度为400MPa级先进钢铁材料取代200MPa级传统钢材乃是“新一代钢铁材料的重大基础研究(973项目)”的初衷。      目前,我国的废钢和电力依然紧缺,这是发展现代电炉炼钢的实际困难,为什么我仍认为国家应及时引导和支持对发展现代电炉流程进行第二轮设资,主要有两点考虑:      (1)投资到形成生产能力需要有一定时间      1993年“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”以后,在各级政府的引导和支持下,各钢铁企业对发展现代电炉流程进行了第一轮投资,新造了约40座60t以上的现代电炉,这些电炉从考察、申报、审批、立项、谈判、签合同、施工、投产、达产、超产,大概经过了8~10年时间,2003年达到高峰。      (2)2010年至2015年我国废钢和电力供应情况会发生较大改变,有利于电炉的发展      首先由于国家抓能源建设,电力紧缺的局面会有所改变,目前一些企业生产用电价格已经有所下降。      在废钢方面,我国用于炼钢的废钢量会显著增加,原因有两个:一是届时我国自产废钢、加工废钢会因钢总产量大而增加,折旧废钢,设回收期为15年,1996年以后生产的钢材已开始能够回收供炼钢用,而这一时间以后,我国产钢量已超过1亿t/年,折旧废钢量也会增加;二是国家决定2010年以前淘汰落后的钢生产能力,被淘汰的小转炉、小电炉、地条钢按1亿t计算,可以至少有2000万t以上的废钢可供先进的转炉和电炉流程用,废钢多了,价格就会降低。      国内经济的发展,对钢铁材料的需求量不会减少,淘汰1亿t落后的钢生产能力,它们生产的那一部分就没有了,缺少的钢材从那里来,一是用转炉流程生产,例如由以同时淘汰落后生产能力为前提,新建的、先进的钢铁联合企业生产,但它消耗的废钢是有限的,因为它本身的产能不会达到1亿t,另外废钢加入比只有8%,基于我国的国情及投资强度,不可能建许多试点企业。再一个是已有小转炉的企业淘汰小转炉新建同样容量的大转炉,我以为从可持续发展的观点,这一措施欠妥。如果现在就开始考虑对发展我国现代电炉的第二轮投资,在2010年至2015年,第二轮投资新建的现代电炉流程可能正好赶上电炉流程能发挥优势的大好时机。      四、电炉流程生产优质普钢是电炉厂走出困境的正确途径      目前,我国废钢及电力仍然紧缺,电炉钢的成本比同品种的转炉钢高,电炉钢厂生产困难是事实,电炉钢厂走出困境的道路是什么?我认为是电炉流程生产优质普钢是电炉厂走出困境的正确途径。      企业生存必须讲究经济效益,利润是企业的生命线,笔者曾经提出过一个简单的计算企业效益或利益的公式,即效益=(产品售价-成本)/时间,这个时间可以是冶炼周期,这时利润代表一炉钢的效益,用其可以对冶炼周期进行理论计算;时间也可以是年,利润即年效益。从这一公式出发可知,要提高企业的效益,生产售价高的高附加值产品是关键,降低成本是有效措施,此外,要有规模,一年中生产的高附加值产品总量过小,效率也不会好。我国兴澄特钢及舞阳钢厂因为其高附加值产品占的比重大,规模大,经济效益还是很好的。      对于电炉流程的冶炼工序,高附加值产品因时因地具有不同的含义,笔者曾在《冶金管理》2006年第8期上撰文探讨我国目前能盈利的几种电炉钢品种,本文着重进一步讨论一下电炉生产优质普钢的问题。      从整体上看,特钢占整个钢生产的比例,占电炉钢的比例是小的,世界上特钢的比例只占总钢产量的15%以下,而电炉钢的比例为1/3左右;我国特钢比例低于钢总产量的8%,电炉钢比例虽然很低,但2005年估计为13%左右,事实上,国内外电炉在生产特钢的同时,也在生产普钢,但为优质普钢,美国等不生产屈服强度为200MPa级螺纹钢,中国电炉生产的普钢则多为优质碳素钢(主要是中高碳钢)。      用现代化电炉流程来生产400MPa级的铁素体+珠光体类型钢材,如果在标准中能指出总氧量<=0.0050%、硫含量<=0.010%的话,它将能够取代目前只经吹氩、喂线的同类小转炉钢、小电炉钢、地条钢(这3类钢的总量可能过亿吨)。实践表明:现代电炉流程能够在上述标准条件下成功生产出os为400MPa级的铁素体+珠光体类型钢材。      在降低成本的技术措施上,仍然要坚持以缩短电炉冶炼周期为核心发展现代电炉冶炼技术,加部分铁水冶炼和采用集速束式氧枪强化供氧是两项重要的技术措施。      电炉加部分铁水冶炼有一个最佳铁水比,以冶炼周期最短为目标计算的最佳铁水比与平均供氧强度有关,当供氧强度提高时,最佳铁水比提高。      目前,有的企业采用80%以上铁水,不供电,将电炉当转炉使用,从企业的角度,是可以理解的,但从资源消耗、环保、可持续发展的角度看欠妥的,因为电炉转炉化工艺的氧气耗量、生产率(冶炼周期)、煤气回收等指标不及转炉,而与转炉相比较电炉的固有优势也没有了。      五、关于中国金属学会的设置方法      中国金属学会设有炼钢和特钢两个分会,下各设若干个学术委员会(三级学会)。在特钢分会里,原来设有特钢冶炼学术委员会,后分为电炉委员会和特种熔炼及炉外精炼学术委员会,一度活动较少。炼钢分会也建立了电炉学术委员会及炉外精炼学术委员会。由于电炉和转炉呈现出越来越多的共性,转炉能生产特钢,电炉也生产普钢,故参加特钢分会电炉委员会和炉外精炼委员会及特钢电炉委员会和特种熔炼与炉外精炼委员会所组织的活动的企业基本相同,造成一定重复、混乱,建议中国金属学会调整一下炼钢分会,下设转炉、电炉、特种冶炼、炉外精炼学会委员会,与铁合金分会、连铸分会、耐火材料分会共同负责普钢和特钢的冶炼工作,特钢分会负责金属材料。事实上,高温合金、精密合金等已经或即将从特钢分会中独立出去成为二级分会,学会的机构设置正在调整。      六、结论      (1)特钢生产流程包括电炉流程、特种熔炼与转炉流程。转炉流程能够生产特钢,但我国特钢主要是电炉流程、特种熔炼生产的,主要是电炉厂生产。      (2)目前我国正处于1993年以来电炉钢比例第二次逐年下降阶段,国家应及时引导支持对发展我国现代电炉炼钢的第二轮投资。      (3)为发展我国的电炉钢生产,在技术上仍然要坚持生产高附加值钢和降低生产成本的方向,电炉加部分铁水冶炼是一项重要的技术措施,但综合考虑应控制最佳铁水加入比。      (4)电炉钢厂除生产特钢外,应生产优质普钢,修改国际有关400MPa级的铁素体+珠光体类型钢的纯净度标准,可能是淘汰落后产能,发展我国电炉钢生产一个有效措施。 

  
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