印度独有的感应电炉炼钢

发布人:Super User  发布时间:2013-09-05  浏览次数:2634

  印度开发出利用感应电炉熔化废钢和直接还原铁混合料的小规模炼钢技术,满足了当地市场的需求,特别是满足了农村地区的需要,然而质量可能会成为一个问题。

  从传统上讲,有两种现代炼钢的工艺路线,一种是传统的高炉加上碱性氧气转炉(BF/BOF)的一体化工艺路线,采用矿石加上通常20%废钢来生产“原生”铁;第二种是电弧炉(EAF)工艺路线,重熔废钢,也可以直接还原生铁,即高炉生铁或直接还原铁(DRI)来改变质量,但是在印度还有第三种工艺路线,即感应电炉(IF)。

  在印度感应电炉的贡献显著,在2010-2011年感应电炉粗钢产量占到印度粗钢总产量33%。对于印度钢铁工业IF重要作用是独一无二的。

  20世纪70年代末印度进口小型感应电炉熔化不锈钢废钢生产厨具级材料。渐渐地,采用这一工艺技术的企业家发现了一个用来生产软钢锭的市场。遵循同样的原理,成功地安装2t炉容的感应电炉来熔化碳素钢废钢。

  今日,12t到15t炉容的感应电炉相当普遍,最近国内40t炉容的感应电炉已经建好,这提高了劳动生产率和降低了能耗。随着当地建造的简单连铸机以低廉的价格提供给感应电炉厂及所生产钢质量的改善,可随时供应轧制成钢棒提供给当地的制造商应用,例如安全设备、家具用钢和混凝土强化用钢筋等。

  1 工业结构

  现在整个印度约有1100家公司运营着各种规格的感应电炉。感应电炉的炼钢总产能在印度估计在3000万t/a,产能利用率约为75%。

  2 原材料

  最初采用感应电炉炼钢的工艺路线生产软钢锭,废钢作为主要投入炉料,然而后来几年印度废钢短缺造成废钢价格大幅上涨。为弥补这一废钢的短缺,不断增加直接还原铁(由于其多孔结构在印度叫作“海绵铁”)作为感应电炉的生产原料。

  自从20世纪90年代中期,印度的感应电炉工业与海绵铁工业成为共存关系,经常是感应电炉厂和海绵铁厂建在同一地点,由于感应电炉工业在商业上的成功推动,使海绵铁工业以同样发展速度向前发展。

  2010年印度直接还原铁产量2630万t,成为全球最大直接还原铁生产国,就直接还原铁来讲,印度在全球直接还原铁产量上占有另一特殊地位,即约四分之三直接还原铁采用煤在回转炉中生产而不是采用天然气在传统竖炉中生产。由于容易获得低质量煤和适合于直接还原铁生产的块矿石,印度直接还原铁工业的增长大部分发生在煤产地。

  20世纪90年代中期直接还原铁采用低产能回转炉日产30t,而现在许多直接还原铁厂产能在100-500t/日,感应电炉工业消耗直接还原铁占到炉料60%-80%,其余的为废钢,从而缓解废钢的需求。根据专家的说法,印度直接还原领域的创新是在小产能感应电炉上采用了直接还原铁粉料来炼钢,这帮助印度把钢铁工业分布到全国各地。

  前塔塔钢铁公司技术顾问认为:在世界上其他地方直接还原铁只用于电弧炉时,在印度直接还原铁,特别是直接还原铁粉粒度小于3mm,不经过团矿装入感应电炉。实际上印度是全球唯一采用感应电炉大规模炼钢的国家,的确在20世纪80年代印度许多小型轧钢厂也关闭电弧炉,采用5-10t炉容的感应电炉取而代之,因为后者生产成本较低。

  3 质量状况

  感应电炉的钢水的化学成分不容易控制,粗钢的精炼也做不到,因为感应电炉不能进行化学精炼,不容易控制磷和硫,存在的这两种元素超过规定的极限会影响钢的质量如韧性和强度,因此用来生产直接还原铁的铁矿石的磷和硫含量要低,所用煤的磷和硫含量也要低。

  感应电炉主要是通过控制入炉原料,保持正确炉料比例,添加例如白云石熔剂和保证炉子良好质量耐火材料以避免从炉衬对钢造成污染等管理产品质量。

  所生产直接还原铁的金属化程度一般在88%-90%,碳含量0.2%-0.3%,比采用煤气工艺的碳含量要低得多,煤气工艺的碳含量通常超过1%,因此感应电炉不适合用于生产低碳钢,取而代之的是把直接还原铁装入电炉,由于最终温度上升增加的热量使碳可以被氧化,从而降低了电耗,有约10%-16% FeO留在产品里还有5%-8%的脉石。

  4 电力供应

  感应电炉厂运营取决于在低成本下提供不间断电源,因为有60%左右征税成本来自电力消耗。一些主要感应电炉厂建起了火力发电厂和直接还原铁厂一起合作来发电,这使他们比较容易控制成本。

  5 研究开发

  为改进感应电炉厂炼钢的能源效率和进一步改进产品质量,有必要不断实施研究开发活动来保证技术的不断更新,但是感应电炉工业主要由中小企业构成,几乎没有资金提供给企业来实施研究开发项目。

  为保证感应电炉工业的可持续发展,印度政府将通过采取必要的研究开发活动延长对感应电炉工业的合作和支持。

  6 海外足迹

  印度感应电炉工业的优异性是能在例如海湾地区,沙特阿拉伯、伊拉克、伊朗、土耳其和非洲这些地区和国家找到这一技术的用户,这些地区和国家的小型和迷你型钢厂的资源设备例如感应电炉,小方坯连铸机,电动天车,材料处理设备等都来自印度。

  7 现存问题

  全球钢铁动态组织注意到,因原材料成本上涨和需解决空气污染问题,印度煤基直接还原铁和炉容在30t或者30t以下的感应电炉的产量正在减少。其中一些钢厂不能再以廉价的价格购买非法开采铁矿获得的铁矿石。

  尽管如此,印度感应电炉已经为印度日益增长的钢铁需求做出了贡献,并将对印度钢铁工业未来的发展特别是印度农村地区起到重要作用。印度人均钢消费水平非常低约为10kg,政府当局将努力利用低成本的小规模手段生产钢作为增加农村地区钢消费的一个途径,例如钢筋产品。如果当局和政府机构能支持积极解决感应电炉工业面对的挑战,感应电炉可以发挥更大的作用。

  8 标准问题

  印度标准局于2012年9月引入标准以改进建设、桥梁和道路用钢质量。印度钢铁工业部联合工厂委员会常务秘书在一次会见中表示,政府计划改进基础设施用钢质量,这是在2011年日本大地震和海啸之后表明的态度。

  印度钢产能8800万t/a有约23%来自低成本感应电炉,是利用煤基直接还原铁生产的,这类炉子不能去除钢中磷和其他杂质,使用用气体生产的直接还原铁来炼钢会改进钢的质量,生产商需要资金、时间和技术来转换到这一新工艺。

  来自印度标准局对钢产品的认证目前是供选择方案,但到9月份就会成为强制性标准,大型钢铁公司例如塔塔,JSW和国有的印度钢铁局有限公司所属的产品将受益,感应电炉所生产的钢将需要投资进一步精炼。

  印度冷轧钢制造商协会执行董事说:“强制推行新标准也许并不容易,关闭小型炼钢厂会使其诉讼至当地法院来限制政府实施新的质量标准。考虑到面临的挑战,实施新质量标准即不可能也没必要。” 印度第三大钢铁公司JSW公司常务董事说,“我们的产品符合工业的最佳标准,随着产能的提高,2012年我们将生产更多的钢材。”


信息来源:《世界金属导报》