在短流程鋼廠開啟的20世紀60年代之前，鋼鐵企業通常利用電爐進行特殊鋼和高端合金的小批量生產。雖然在20世紀50年代初出現許多不同的煉鋼技術，但今天仍在廣泛使用的兩種煉鋼技術是：鋼鐵聯合企業采用的轉爐煉鋼技術和短流程鋼廠采用的電爐煉鋼技術。
代表美國電爐鋼鐵制造商的美國鋼鐵制造商協會(SMA)主席PhilipK.Bell指出，20世紀下半葉，全球鋼鐵工業發生巨大轉變，隨著時間推移，北美、歐洲和亞洲一些公司打造了新的通常稱為短流程的鋼廠，利用電爐進行煉鋼，煉鋼所用生產原料是廢鋼。
特別是在意大利，可以看到許多家族企業基于電爐煉鋼建設煉鋼廠和軋鋼廠。據美國鋼鐵制造商協會煉鋼和鑄造委員會副主席WilliamH.Emling稱，在美國，隨著廢鋼開始大量進入市場，短流程鋼廠概念在20世紀60年代開始出現，特別是美國紐柯公司開始采用電爐煉鋼。他指出，短流程鋼廠首先生產的是長材，如鋼筋和線材。
然而，通過利用西馬克公司開發的緊湊式帶鋼生產技術(CSP)，紐柯公司于1989年在其印第安納州Crawfordsville鋼廠投產一套薄板坯連鑄連軋設備。據Emling稱，這是短流程鋼廠生產的轉折點，使得電爐鋼廠也可以生產板材。他說，經過多年的發展，采用電爐和連鑄機生產的鋼材已經可以用于許多關鍵場所。
電爐的發展包括可以從爐壁噴吹氧氣、炭和石灰，增加化學或非電能源的使用。Emling說，由此使得電爐出鋼到出鋼時間在15年的時間里從45-60分鐘減少到30分鐘。輔助設備，如鋼包爐也有助于電爐更高效的生產。
Emling指出，美國電爐煉鋼發展趨勢不同于世界其他地區。在美國有更多的鋼鐵企業采用電爐煉鋼，并且這些企業有機會向著采用電爐煉鋼的方向發展。美國較低的能源成本、更好的基礎設施和政府支持在推動鋼鐵企業發展電爐煉鋼方面均發揮了重要作用。
電爐煉鋼的優勢
德勤會計師事務所合伙人NicholasSowar指出，電爐煉鋼技術本身具有許多優點，包括更容易控制排放物、更容易控制冶金過程、達到更高溫度、消耗更少的能源、更高的生產靈活性，以及可以迅速開始煉鋼或是暫停煉鋼。此外，短流程鋼廠也可以建設在更靠近市場的地方，以便產品銷售。
意大利達涅利公司煉鋼部門銷售副總裁PaoloBurin指出，由于電爐主要是以廢鋼作為煉鋼原料，因而電爐是完美的廢物回收再利用設備。他指出，雖然最初電爐被用作是熔化廢鋼的一種裝置，但過去一些年電爐煉鋼使用的原料更加靈活，基于可以獲得的原料和市場條件等，可以使用直接還原鐵、熱壓塊鐵、生鐵和鐵水。他說，除了可以利用高品質廢鋼外，電爐煉鋼可以通過后面的二次冶煉處理，包括真空脫氣控制鋼水成分，如氮和硫，可以生產出潔凈度類似于轉爐煉鋼的鋼水。
美國鋼鐵技術協會(AIST)執行經理RonaldE.Ashburn也指出，雖然在一定的時期所謂的短流程鋼廠是指在特定地區每年生產數十萬噸碳鋼的小鋼廠，但今天我們所稱的短流程鋼廠其產能已經大幅提升，并且通過生產工藝創新已經使其生產的產品在質量和等級方面，可以與鋼鐵聯合企業生產的產品進行競爭。他還指出，雖然今天運行的短流程鋼廠不需要投資焦爐、高爐以及相應的輔助設備，但短流程鋼廠需要投資其他生產設備，并且未來也將繼續如此。
短流程鋼廠經營理念
美國匹茲堡HatchAssociates公司總經理TedLyon指出，雖然生產技術是短流程鋼廠的關鍵因素，但短流程概念與業務戰略和經營理念更密切，而不是技術。他提醒說，傳統短流程鋼廠的定義至少像其最初所構想的那樣，是基于電爐煉鋼且年產能不到100萬噸，并盡可能利用當地優質廢鋼，有低價穩定的電力供應及銷售其產品的本地市場。
美國鋼鐵制造商協會的Bell也指出，大部分新建短流程鋼廠(主要是在美國)沒有工會，強調生產車間的自主性和與管理層的合作，即鼓勵工人安全、持續和高效地生產出高質量鋼材。他指出，事實上美國短流程鋼廠的工人是世界生產力最高的，噸鋼工時只有0.9-0.5。
美國電爐鋼占比不斷提升
據美國金屬戰略公司(MetalStrategies)總裁ChristopherPlummer稱，全球有24.5%的粗鋼是通過電爐生產，雖然目前這一比例遠高于上世紀60年代的10%，但已經明顯低于上世紀90年代中期接近34%的峰值。
Plummer指出，雖然美國電爐鋼產量比較穩定，但其在美國粗鋼總產量的占比卻從2000年的47%提高到2016年的66.8%，這反映出許多美國高爐被關閉或是暫時閑置。他認為美國電爐鋼占比將會繼續提高，直至達到70%。
目前，中國和印度鋼鐵聯合企業生產的粗鋼在全球粗鋼產量中占有重要地位。Plummer指出，雖然2016年中國生產粗鋼8億噸左右，但中國電爐鋼產量從峰值的7100萬噸(占當年粗鋼產量的10%)降至2016年的4770萬噸左右(約占6%)，中國電爐鋼產量下降的主要原因是鐵礦石價格下跌使得轉爐煉鋼在成本上更合算。
FirstRiver咨詢公司合伙人JamesMoss指出，中國必須快速發展鋼鐵產業，因為中國需要一個規模較大的鋼鐵產業支撐經濟發展需求。因此，在國內缺乏廢鋼的情況下，中國只能發展高爐和轉爐，在大約十年間建設6億-7億噸高爐產能，而電爐產能則相形見絀。
Emling指出，當中國鋼鐵生產要保持可持續發展以及廢鋼可以更容易獲取時，中國以高爐-轉爐流程為主的情況將會發生轉變。他確信這將需要一段時間，并且至少需要十年時間中國電爐煉鋼才能加速發展。
Burin觀察到，中國政府已經提出減少鋼鐵聯合企業數量，關閉落后鋼廠，并以遠離城市且更新、環境更友好鋼廠取代老舊鋼廠的規劃。隨著在中國更容易大量獲取廢鋼和企業更加關注鋼鐵生產對環境的影響，他認為未來中國鋼鐵生產發展的趨勢至少是部分用電爐取代落后轉爐。考慮到中國正尋求改變的意愿，Burin認為今后幾年內將在中國看到一些新電爐投產。
然而，IHSMarkit公司負責鋼鐵定價和采購服務的分析師稱，雖然中國號召采用電爐生產鋼鐵，但實際上中國企業所用的電力主要來自對環境有很大負面影響的燃煤發電廠。
中國以外國家電爐鋼產量增長
在中國以外的世界其他地區，約有30%-40%的粗鋼是采用電爐生產。FirstRiver公司的Moss觀察到，目前這一比例仍在不斷提升，但由于受各種因素影響，包括廢鋼獲得難易程度、電力供應等，世界不同地區電爐鋼占比增速并不相同。
HatchAssociates公司的Lyon指出，在發達國家，像西歐國家和美國，由于有較大的廢鋼蓄積量和成熟的廢鋼收集系統、廢鋼加工和分銷能力，電爐鋼占比相對較高。不過，未來發展中國家電爐鋼占比也會像發達國家一樣提升到較高水平。
達涅利公司的Burin指出，預計到2020年歐洲電爐鋼占比將提升到60%，但目前其電爐鋼占比僅為45%。美國Bradford公司總裁兼分析師CharlesBradford指出，雖然歐洲擁有充足的廢鋼資源，但歐洲電爐煉鋼生產卻受到當地較高的電力成本限制。FirstRiver公司的Moss則確信，受更嚴格的環保標準推動，歐洲鋼鐵企業將不得不提高電爐的使用。
通過進口廢鋼，土耳其電爐鋼產量在不斷增長，而中東地區鋼鐵企業粗鋼生產很多是采用直接還原鐵-電爐流程。目前，中東地區電爐鋼占比在92%左右。
美國新增電爐鋼產能
在美國，采用電爐煉鋼的鋼鐵企業已經獲得66.8%的市場份額，并且這一比例還將進一步攀升。目前，美國兩家新電爐鋼廠正在建設和不斷提升產量之中。在2016年12月投產之后，位于美國阿肯色州Osceola的大河鋼鐵公司(BigRiverSteel)正在不斷提高電爐鋼產量，在2017年1月首次滿月運行中，該公司生產6.3萬噸熱軋板，今年4月該公司預計將開始生產冷軋板材和鍍鋅板。
位于美國德克薩斯州歐文市的商業金屬公司(CMC)正尋求成功復制其在亞利桑那州梅薩建設第一家短流程鋼廠的成功，在美國俄克拉荷馬州Durant建設第二家生產鋼筋的短流程鋼廠，該鋼廠計劃在今年秋季投產，不僅生產直棒式鋼筋，并且將是美國第一家生產盤卷鋼筋的鋼廠。
美國大河鋼鐵公司
大河鋼鐵公司被描述為是一家“柔性鋼廠”。由于未來鋼廠要更靈活地應對全球經濟發展和變化，因而Emling認為這可能是未來鋼廠將遵循的發展趨勢。
Emling觀察到，大河鋼鐵公司可以利用已經顯示出可提高化學能效率、同時運轉成本降低70%、而且煉鋼速度比采用舊技術短流程鋼廠更快、由西馬克公司開發的SIS爐壁吹氧/燒嘴系統。他說，由于煉鋼原料的靈活性，大河鋼鐵公司可以生產更潔凈的鋼，由于連鑄機可以連鑄更厚的板坯，以及熱軋帶鋼軋機可以生產更薄規格的熱軋卷，因而其可以生產更寬的產品。此外，該公司的RH脫氣裝置使其可以生產大量超低碳鋼。
大河鋼鐵公司首席商務官MarkBula說，電爐加上RH脫氣裝置使得該公司更類似于一家鋼鐵聯合企業。他說，該公司所具有的生產能力使其生產的潔凈鋼的碳和氮含量接近鋼鐵聯合企業的水平，并且遠高于傳統短流程鋼廠的水平。他還指出，該公司已經使得市場相信大河鋼鐵公司可以提供類似于傳統鋼鐵聯合企業生產的產品。
MarkBula解釋說，對汽車企業和其他企業而言，更綠色的煉鋼工藝是其采購鋼材時考慮的十分重要的因素。雖然大河鋼鐵公司有能力通過100%地使用生鐵而避免使用廢鋼，但Bula稱不確定公司會真的愿意額外增加費用這樣做。但是對于某些鋼種，如高端電工鋼或是先進高強鋼，大河鋼鐵公司可以在煉鋼原料中使用更高比例的替代廢鋼的原料。Bula說，大河鋼鐵公司終將是第一家所謂的智能型鋼廠，其數據收集能力是首屈一指的。
雖然其他地區的鋼鐵企業，如美國和世界其他地區鋼廠也會利用類似大河鋼鐵公司的技術，但Bula稱不確定他們會復制大河鋼鐵公司的做法，包括對許多鋼鐵企業而言十分困難的重建鋼廠。他指出，大河鋼鐵公司從來不滿足于現狀，公司會不斷嘗試新突破。
微型鋼廠
微型鋼廠背后的概念是通過小規模生產設備，為某一區域市場生產一系列的產品。通過一定的技術進步，其可以不增加生產成本的方式實現這一目的。達涅利公司的Burin指出，在微型鋼廠中，連鑄單元的生產速度要高于電爐生產單元，由此使得微型鋼廠與其他鋼廠存在差異。這種生產方式有益于連鑄線與軋制線的有效銜接。
HatchAssociates公司的Lyons說，對美國商業金屬公司而言，選擇建設微型鋼廠更多的是一個適應其所售產品的單獨的商業決定，而且其是建設滿足特定市場需求、適當規模的鋼廠。他還指出，不確定微型鋼廠的概念只限于生產鋼筋或是長材。
德勤公司的Sowar也認為，紐柯公司包含鋼水直接澆鑄成近終形和產品厚度無需進一步熱軋或是冷軋的帶鋼直接澆鑄工藝也是一種微型鋼廠技術，這種方式可以使得整個鋼廠的占地面積只有傳統短流程鋼廠的六分之一，并且生產成本是傳統鋼鐵聯合企業的十分之一。目前，紐柯公司運轉著兩套帶鋼直接澆鑄設備，一套在印第安納州Crawfordsville鋼廠，另一套在阿肯色州Blytheville鋼廠。
Emling指出，伴隨電爐裝料、原料預熱、廢氣回收，以及環境控制技術的進步，全球電爐鋼占比預計還將會進一步增長。美國鋼鐵制造商協會主席PhilipK.Bell則說，確信電爐煉鋼在美國和全球的未來是光明的，唯一可能的是電爐鋼占比增速將低于鐵礦石或冶金煤價格增速。
(文章來源：世界金屬導報)
編輯：鄭程 |
