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电炉钢与废钢的相关性

电炉钢与废钢的相关性. 翁宇庆 2013.11. 一 . 电炉（ EAF) 发展简况. 最早用于工具钢，发展冶炼特殊钢. 1899 年 Paul Heroult 造出第一台工业用的电弧炉。 1906 年在美国纽约投产，可熔化 3 吨废钢。. 1879 年 William Siemens 造出世界第一台电弧炉，它用 20 分钟熔化了 5 磅废钢。. 现代化的大电炉. 2. 初期连铸机发展大部分和电炉（特殊钢厂）匹配，使立弯式连铸机得到发展 .

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电炉钢与废钢的相关性

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  1. 电炉钢与废钢的相关性 翁宇庆 2013.11

  2. 一.电炉（EAF)发展简况 最早用于工具钢，发展冶炼特殊钢 1899年Paul Heroult 造出第一台工业用的电弧炉。1906年在美国纽约投产，可熔化3吨废钢。 1879年William Siemens 造出世界第一台电弧炉，它用20分钟熔化了5磅废钢。 现代化的大电炉 2

  3. 初期连铸机发展大部分和电炉（特殊钢厂）匹配，使立弯式连铸机得到发展.初期连铸机发展大部分和电炉（特殊钢厂）匹配，使立弯式连铸机得到发展. • 超高功率电炉发展，废钢资源及非焦炼铁技术等发展，特别由于薄板坯连铸连轧工艺的工业化，形成有竞争力的短流程工艺(mini-mill)。 EAF 、EAF-CC、mini-mill三要素 3

  4. 电炉钢的现状： 电炉钢在全球比例 中、美、日与全球电炉钢比例 4

  5. 2005-2013年我国钢铁产量、电炉钢产量及废钢资源、产出及消耗量（我国废钢协会提供） *废钢占铁素原料比 废钢消耗量 = 生铁量+废钢消耗量 5

  6. 我国电炉钢的产量 2000年~2011年中国电炉钢产量 中国钢铁工业使用废钢的总量很大，2011年废钢消耗量约为9100万t，但是吨钢的废钢单耗很低，只占13~14%，相应电炉钢比也逐年降低，2006年以来仅占粗钢总产量的10%左右。 6

  7. 中国、日本、美国LD转炉的产钢比例 7

  8. 电炉钢的应用范围： 一、电炉钢由于炉型相对较小（国内在30-100T居多；转炉在60-300T范围 内，以≥ 100T居多）；电炉钢由于冶炼时间相对较长（40-120分/炉 多，若全废钢，则达3-4小时/炉）； 因此电炉钢在长形材（棒线材，型材）产品应用较多。（长形材流程 60-100万T/年，扁平材流程150-300万T/年）。 二、电炉钢适宜多品种，少量冶炼，特别在合金钢厂中相对于转炉钢，可灵活调节。 三、电炉采用废钢作主要原料，因而钢铁积蓄量多的国家（发达国家，完 成工业化国家）电炉钢比高。 8

  9. 工业化的发展，要求板带材产品增加，促进电炉能生产板带产品工业化的发展，要求板带材产品增加，促进电炉能生产板带产品 9

  10. 电炉（EAF）-薄板坯连铸连轧（TSCR）成为电炉钢厂生产板带流程的样板电炉（EAF）-薄板坯连铸连轧（TSCR）成为电炉钢厂生产板带流程的样板 世界首条薄板坯连铸连轧生产线——位于美国印第安纳州的NUCOR公司Crawfordsville工厂。 10

  11. 废钢原料为主的电炉钢产品难以生产高品质钢，开始考虑铁水和DRI作为原料废钢原料为主的电炉钢产品难以生产高品质钢，开始考虑铁水和DRI作为原料 南非Saldanha新的钢铁制造流程 SALDANHA 11

  12. 气体5.3% 固体废弃物8.8% 固体废弃物9.9% 气体39.4% 废水85.9% 废水50.7% 从绿色冶金考虑，电炉具有低排放优势 各类排放物占排放总量的比例 总排放量5921.6kg/t 总排放量2327.6kg/t 联合企业 电炉钢厂 12

  13. 不同生产流程生产1t钢液产生的CO2排放 注：电力生产50%依靠化石燃料为能源。 现代高炉CO2总排放~1900 kg/t，世界高炉平均CO2总排放~2200 kg/t。 13

  14. 我国粗钢积蓄量的迅速变化 14 14

  15. 电力供应得到缓解 注：电力需求弹性系数=电力需求的年平均增长率/GDP的年平均增长率 发电能力=装机容量（MW）×8760h（年发电时数） 15

  16. 当前电力供应的主要问题是如何减少燃煤消耗 700 ℃高参数先进超超临界机组关键品种 蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗 • 火电占我国实际发电量的82%，2012年止我国已占600 ℃电站全球装机量70%，为进一步提高发电效率，各国正安排研发700 ℃-760 ℃高参数机组。 • 700 ℃以上机组钢材将由铁素体、马氏体组织向奥氏体和耐热合金转变，相应各种钢管、汽轮机构件等将有重大变化。 16

  17. 电炉钢（相对于转炉钢）使用的优势 75%的能源 90%的原料消耗 可 以 减 少 86%的空气污染 40%的用水 97%的采矿废弃物 发展电炉钢是钢铁冶金的发展趋势 17

  18. 我国为什么电炉钢发展不快？ 1、废钢量不足 • 废钢除大部分用于电炉钢冶炼外，还有机械制造铸钢，中频感应炉用冶炼钢（上述均未在统计范围内），但看出废钢量过低，使电炉钢难以高速发展。 *废钢占铁素原料比 废钢消耗量 = 生铁量+废钢消耗量 18

  19. 我国为什么电炉钢发展不快？ 2、电炉钢成本过高 废钢量不足，可以用铁水作为电炉钢的铁素来源，电炉钢比低，最重要原因在于： 电炉铁素原料在成本中的重要性日益突出 对国内2008年九家电炉钢生产企业（A~I）铁素原料（生铁、废钢、铁水和直接还原铁）占制造成本的比例调查，平均比例为84.81。 美国*：对美国7家短流程企业2008年一季度铁素原料（生铁、废钢、铁水和直接还原铁）占制造成本的比例调查 20

  20. 废钢与铁矿石价格比较 128.60 = 207.42 $/T 0.62 2000年以来中国铁矿石进口量及单价 铁矿石铁素单价（以2012年计）吨铁素： 21

  21. 废钢与铁矿石价格比较 • 铁矿石铁素单价207.42$/T • 废钢铁素单价389.5$/T 摘自 金属专家报告 （Metal Expert’s Reports） O.Alekseeva 22

  22. 各种冶金原料价格比较（从2008-2009大波动为例）各种冶金原料价格比较（从2008-2009大波动为例） • 2005年12月末国内市场综合价格指数：94.18；长材价格指数：90.81；板材价格指数：92.42。 • 2009年4月末国内市场综合价格指数：95.50；长材价格指数：99.33；板材价格指数：94.52。 国内市场综合价格指数100=1994年4月国内市场综合价格 23

  23. 电炉钢“吃铁水”是我国发展趋势，也是中国特色，但受到环保和产业政策的限制。电炉钢“吃铁水”是我国发展趋势，也是中国特色，但受到环保和产业政策的限制。 《钢铁产业发展政策》 …… 第四章 产业技术政策 …… 第十九条：特钢企业要向集团化、专业化方向发展，鼓励采用以废钢为原料的短流程工艺，不支持特钢企业采用电炉配消耗高、污染重的小高炉工艺流程。鼓励特钢企业研发生产国内需求的军工、轴承、齿轮、工模具、耐热、耐冷、耐腐蚀等特种钢材，提高产品质量和技术水平。 …… 对特钢协17家企业2008年电炉吃铁水情况的调查。 用铁水多的这些企业，其主要目的是想降低电炉冶炼电耗，降低生产成本，提高钢水洁净度。 24

  24. 我国为什么电炉钢发展不快？ 3、电炉冶炼其他费用高 1 2 3 电炉钢“废气”回收困难，CO% ≈ 30-40%，而高炉CO% ≈ 70%，转炉厂煤气回收≧ 90%，电炉间歇作业，造成能源成本显著高于转炉。 电炉机电系统复杂，设备维护费用比转炉高； 电炉耐火材料寿命低（～1000炉/次），而转炉在发展溅渣护炉技术后，寿命高（ ～10000炉/次； 如果采用电炉品种灵活，批量转换快等因素，比转炉钢有100元/吨成本优势，综合因素比较，电炉钢成本高100-200元/吨是目前现状。 25

  25. 我国为什么电炉钢发展不快？ ４、电炉采用废钢为主要原料带来钢水质量不高，影响高档产品生产 • 　废钢利用愈多，循环冶炼次数愈多，钢中残余元素（主要是有色 • 金属元素）含量愈高，使特钢（电炉钢）质量下降。 • 美国对过去25年生产和使用的废钢进行分析： • 废钢中的铜（Cu）含量增加了20% • 废钢中的镍（Ni）、铬（Cr）含量增加了50% • 废钢中的锡（Se）含量增加了100% 26

  26. 各种废钢中铜和锡浓度的估计 废钢分类和杂质 27

  27. 28

  28. 废钢的“净化技术”在发展，但从经济观点讲，还应废钢的“净化技术”在发展，但从经济观点讲，还应 （1）废钢加工，分选； （2）采用直接还原铁（DRI），热压铁块（HBI）渗加； （3）发展“净化技术”； • 低温（液氮）破碎，脆化部分后磁选； • 自动识别分类； • 采用“转底炉”类似技术，形成“氧化或硫化脱Cu,脱Sn”； 自动分离识别系统 减压下铜的蒸发分离 29

  29. 美国不同等级废钢和直接还原铁中残余元素的含量的比较 * 取决于铁矿石中的磷含量 国际电炉炼钢炉料一般配加20~30%DRI/HBI是必不可少的条件。 30

  30. 2007年炼钢资源（消费量）来源 数据源于世界钢协（WSA）统计 直接还原铁作用：高品质钢、稀释剂。 31

  31. 美国对钢中残余元素的通用极限 在兑铁水受到政策限制后，生产0~II级产品必须考虑使用直接还原铁（DRI/HBI） 32

  32. 国内外直接还原铁应用效果 美国乔治城钢公司在电炉原料中配加不同比例的DRI得到的效果 澳大利亚的BHP公司，配加HBI的比例与钢中的残余元素的变化 33

  33. 国内外直接还原铁应用效果 • 天津钢管公司配加30％的DRI生产高质量无缝钢管用钢 • 宝钢集团特殊钢部，100t EAF配10%~30%HBI生产轴承钢 每增加1%HBI，[Pb+Sb+As+Sn+Ti]降低0.0003% [Cu]降低0.0016% [Ni]降低0.0005% [Cr]降低0.0003% HBI用量达30%左右，电耗上升30~50kWh/t 34

  34. 做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径 1、提升废钢回收量首先需要经营和管理好再生金属市场。废钢回收量的多少依赖于从各种废弃物、废弃产品中分离金属的成本以及初级金属的价格。换言之，只有努力降低废钢价格（废钢收集成本不高），分选加工成本要努力降低，市场才有发展前景。 35

  35. 做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径 2、国际回收局（BIR）数据显示，全球2012年与2011年比较， 废钢消费量（5.7亿吨），基本持平。 第一废钢消费群体 欧盟（27国）9410万吨，同比下降6%； 第二废钢消费群体 中国，8520万吨，同比下降8.8%； 钢厂废钢采购量 3.7亿吨，占废钢消费比64.9%； 其中废弃废钢： 2.5亿吨加工废钢： 1.2亿吨 钢厂自产废钢 2.0亿吨，占废钢消费量35.1%； 自产废钢在转炉厂供转炉降温使用，中国在 6000~9000万吨之间，不作为电炉钢原料。 努力发展“加工废钢”是我们的努力方向。 36

  36. 做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径做好废钢的采选分离和加工，是扩大废钢在电炉钢中应用的重要途径 3、作为废钢的加工，还需努力做好以下事项： （1）把废钢采选分离和加工的成本降下来，价格降下来！ （2）废钢加工后余下的约5%“垃圾”，如何处理？ （3）分类加工废钢和钢厂如何合作？为优质钢铁服务？ 37

  37. 谢 谢 大 家 ！ 翁宇庆 weng@csm.org.cn 38

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