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风口浪尖上的中频炉:你该知道的发展现状及影响

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风口浪尖上的中频炉:你该知道的发展现状及影响

发布日期:2021-06-25 作者:西安海翔机电 点击:

导读:

2016年7月,环保风再起,中频炉钢厂被推上风口浪尖。11月23日,国务院常务会议提出,未批先建边批边建钢铁项目、违法违规制售“地条钢”等钢铁产品的行为,要派出调查组,予以严肃查处。11月24日,国务院调查组入驻江苏,引发了中频炉关停潮。严查去产能顶风违规,河北唐山地条钢中频炉遭“一刀切”停产。


低劣建筑用钢地条钢正在面临史上最严的整治,生产地条钢的主要设备中频炉也被推到了风口浪尖。那么中频炉到底为何物?它与其他生产设备有什么区别?一刀切之后会带来什么影响呢?


    一、什么是中频炉?


中频感应电炉(以下简称中频炉)是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至1000HZ)的电源装置,把三相工频交流电,整流后变成直流电,再把直流电变为可调节的中频电流,供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流,在感应圈中产生高密度的磁力线,并切割感应圈里盛放的金属材料,利用电磁感应原理加热金属。


中频炉广泛用于有色金属和黑色金属的熔炼、加热。如熔练生铁、普通钢、不锈钢、工具钢、铜、铝、金、银及合金等;透热锻造用途的钢件、铜件,用于挤压成形的铝锭等,对金属进行调质、淬火等热处理。与其他铸造设备相比,中频感应电炉具有热效率高、熔炼时间短、合金元素烧损少、熔炼材质广、对环境污染小、能精确控制金属液的温度和成分等优点。


中频炉是铸造车间的主要设备,其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造生产线正常和稳定工作的保证。


但是,因其具有体积小、生产工艺简便、投资低等特点,经常被一些小作坊式企业用来生产地条钢。而所谓的“地条钢”,指的是以废钢铁为原料、经过感应炉等熔化、不能有效地进行成分和质量控制生产的钢或者钢材,被认为存在着严重的质量隐患。


    二、中频炉与地条钢生产设备、电弧炉的区别


1、中频炉生产出的钢材不一定是地条钢


地条钢是轧制劣制钢成品的一种长形钢坯,这类钢材产品通常用中频炉将废钢铁熔化,再倒入简单铸铁模具内冷却而成。其间既不进行任何分析化验,也无温度等质量控制,生产出大量劣质产品。


需要着重说明的是,中频炉生产的钢材不一定是地条钢,地条钢是由中频炉等感应炉生产的。中频炉本应主要用于铸造行业,用于钢铁是用错了地方。中频炉主要产品是螺纹钢、线材,多数不能有效控制成分。螺纹钢生产标准是国家强制性标准,如果相关企业没有生产许可证则不能生产,成分不合格更不能使用。


国经贸产业函[2002]156号《关于地条钢有关问题的复函》:确定“地条钢”是指以废钢铁为原料、经过感应炉等熔化、不能有效的进行成分和质量控制生产的钢及以其为原料轧制的钢材。


根据156号函的规定,“地条钢”须具备三个要素:废旧钢铁为原料;经过感应炉等熔化;不能有效进行成分和质量控制。是否为“地条钢”,关键还要看是否“不能有效进行成分和质量控制”,地条钢是指那些不能有效进行成本和质量控制的钢材。成分和质量控制分三个方面:原料(废钢)分类、分拣,有害物资的冶炼前去除;冶炼过程中成分的控制及合金元素的调配、控制;冶炼完成后,成品的检测、检验。


在中频感应炉发展的过程中,随着中频炉炼钢工艺的改进,其不仅通过扩大中频炉炼钢的容积(家庭作坊式地条钢用0.5-2吨感应炉,工厂炼钢用中频炉15-60T),保证炉体稳定性,同时,通过提高炼钢用废钢质量(多数中频炉钢厂使用纯净废钢为主),以保证炼钢出来的产品质量。再者,部分中频炉钢厂通过吹氧/吹氩等方式,提纯去杂,令钢液净化,成份均匀。所以从这个意义上讲,不能一刀切地认为中频炉钢厂生产的钢材就是地条钢。


但是地条钢并不等于中频炉,近年来中频炉炼钢工艺也在不断改进,许多中频炉企业也配备了AOD、LF精炼炉等设备,可降低钢水中的磷、硫等有害元素,含量不超过0.045%的建筑钢材就可用于非人类居住使用的一般设施。


目前大多数中频炉钢厂已经并非单纯的炼钢,其技术、标准、设备也在不断升级,部分企业已经上了精炼设备,产品质量也在不断提升。所以中频炉去产能也不能一竿子打死,需惩处与引导并用。


2、中频炉与电弧炉在工作原理、吨钢投资、电能消耗、炉体大小等方面都有一定的差异


1)炼钢原料方面,虽同被称为短流程炼钢,但中频炉炼钢是100%的使用废钢,极个别中频炉钢厂会在炼钢中加入极少的生铁,以用于增碳(多数是使用增碳剂);而电弧炉炼钢相对于来说比较灵活,其炼钢原料可以使用铁水和废钢。


2)吨钢投资方面,由于中频炉吨钢投资较低(为电弧炉一半左右),建设周期较短,是民营投资较好的选择对象,也是中频炉在市场行情较佳的2007-2011年间快速发展的主要原因。


3)电能消耗方面,一般情况下而言,冶炼同等产品的情况下,中频炉钢厂的电费消耗较高,中频炉炼钢吨钢消耗600-650度电左右,但取决于炼钢用废钢产品,如果全部是纯净废钢,其冶炼时间,消耗电费等都要相对低一些。电弧炉的电费消耗,主要取决于其炼钢中热铁水所占比例,一般情况下而言,废钢占比40%以上,电费消耗400度/吨左右。


4)炉体大小方面,目前中频炉普遍容积在10-60T左右,电弧炉容积普遍在50-360T之间。


    三、中频炉设备特点


1、节约特点:加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与成本、延长模具寿命


由于中频感应加热的原理为电磁感应,其热量在工件内自身产生,普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作,不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快,所以氧化极少,中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%,煤气炉加热的氧化烧损为2%,燃煤炉达到3%,中频加热工艺节材,每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀,芯表温差极小,所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命,锻件表面的粗糙度也小于50um工艺节能,中频加热比重油加热节能31.5%~ 54.3%,比煤气加热节能5%~40%。加热质量好,可降低废品率1.5%,提高生产 率10%~30%,延长模具寿命10%~15%。

2、环保特点


1)工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能


2)加热均匀,芯表温差极小,温控精度高


3)中频熔炼炉特点:a. 熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低。b. 自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀。c. 电加热作业环境好。d. 启动性能好,空炉、满炉均可达到100%启动


4)其它特点:中频炉加热装置具有体积小,重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉,是新一代的金属加热设备


5)生产线特点:中频生产线类设备的机械传输装置采用单工位方式,中频淬火和中频回火、退火按工序分时进行


    四、中频炉钢厂产生的背景


1890年瑞典人发明了第一台感应炉——开槽式有心炉;1916年美国人制造出闭槽式有心炉,用于有色金属冶炼;无心炉是1921年在美国出现,采用的是火花式中频电源;工频炉和工频电源产生于20世纪30年代。


最初感应电炉电源技术主要用于工件表面淬火与加热,主要用于机床、纺机、汽车、拖拉机等制造业。我国的应用起源于上世纪50年代,感应加热技术几乎全来自前苏联和捷克等国家。20世纪60年代,由于和苏联的关系破裂,我国走上了感应加热技术独立发展的道路。改革开放后,由浙大开发了第一台并联式晶闸管中频电源,并向全国推广。


    五、中频炉钢厂发展状况


在我国,中频炉炼钢在近几年得到了迅速的发展,由于其使用100%的废钢作为炼钢原料,因此在废钢资源的消耗企业中,中频炉钢企是非常重要的一环。而地条钢大部分属于违规建设,实际规模难以统计,2016年各地公布的化解过剩产能计划中,中频炉产量有2057万吨,据钢之家网站在各地了解的情况,预估国内中频炉产能在1亿吨左右。


我国现有中频炉产能约在1亿吨左右,江苏省中频炉产能约4000万吨左右,唐山市中频炉产能约1200万吨。不过,国内中频炉钢厂产能利用率较低,约在50%-60%左右。


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1、主要产品


目前中频炉企业主要以生产长材碳钢为主(螺纹、盘螺、圆钢等),除此之外,也有少部分企业生产型钢、带钢、不锈钢、特钢等,但建筑用钢材的产量占据调查企业的75%以上。


2、企业地区分布


47.8%的钢企处于华东地区,28.9%的钢企处于华南及西南地区。可以看到,目前大部分的中频炉钢企分布在沿海地区,一方面,主要是由于当前东部沿海地区相对较为发达,工业企业众多,废钢产生量较大,有利于其使用;另一方面,相对建设及钢材量较大也使得中频炉钢厂有生存空间。但据了解及分析,之后中频炉钢企有向内陆扩产的趋势,或者说以后内陆地区或中西部地区,中频炉钢企或有较快的发展。


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3、企业生产及发展情况


由于个别小型中频炉钢企正面临资金及政策面上的风险,未来有可能会逐步退出市场。主要原因在于:


1)资金紧张:目前大部分小型中频炉钢企融资情况困难,资金偏紧,银行减少放贷,而大部分企业利用民间借贷,使得其融资成本较高。


2)政策限制,目前的政策对其冠以非法生产及落后产能的标签均使得其生存情况受到限制。


3)利润受到挤压,由于整体需求减弱,市场对成材质量要求整体提高,而对小型钢厂的相对低质量的钢材需求大大降低;同时,废钢价格相对坚挺,也抬高了其生产成本,与大型长流程钢厂相比,其优势降低。


4)生产许可限制,部分小型钢企目前依旧没有生产许可证,生产经营情况受到限制,产品销售不明朗。对于规模较大的中频炉钢企而言,其存在被市场多接受,同时其产量也多已上报,来其透明度将会越来越高。


    六、淘汰不合格中频炉对后市的影响


淘汰不合格中频炉是钢铁行业供给侧改革的深入,将对我国明年钢铁行业供应形势产生较大的影响,有可能造成钢铁总体供应偏紧,建筑钢材等部分品种供应紧张的局面,进一步推动钢材价格的恢复性上涨。


    七、发展趋势


据调查,受行业弱势整理及利润受到挤压影响,中频炉钢厂目前几乎没有兴建更多产能的计划。仅有极个别的中频炉钢企在未来有扩充产能的计划,部分规模较大的中频炉钢厂表示将进行产品的升级,如改做特钢产品或者板材等。但与此同时,为了使得产品的质量得到提升,除了使用废钢的质量要进行良好的掌控外,仍需增加额外的精炼设备,如AOD或LF精炼炉等。

 

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从上图可以看出,两年来,中频炉钢厂的炼钢成本并没有较大的优势,炼钢成本较高,加之市场的低迷,极大的压缩了中频炉钢厂的成本。这一点也使得目前的中频炉钢厂非常在乎自身的产品质量—如果一部分产品出现问题,全天的利润或不能涵盖其问题产品的成本。目前绝大多数正规的中频炉企业,都比较重视其原料的质量,多数的中频炉钢企,选择使用纯净刨花、工业下脚料、纯净钢筋头作为其炼钢原料,以保证其钢水的纯净度,并且在生产、轧钢过程中都有相关的测试,生产出来的钢材也符合目前相应的标准。


目前,尽管其受到市场利润,产品品牌,生产成本及产业政策的限制,但部分企业也通过提升自身的环境,改善生产工艺,提高产品质量等手段,应对市场的检验。未来,沿海地区中频炉钢厂或由于铁矿成本较低的影响,失去与长流程钢厂的竞争力,中频炉钢厂或面临地区上、产品上的战略转移。或许,随着废钢资源的增多,短流程炼钢的规模将越来越大,中频炉钢厂也许不会成为其主力军,但拥有众多废钢渠道,以及灵活的运营方式,或将使得这些钢厂成为短流程炼钢逐步扩大的践行者。



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关键词:中频炉,透热炉,熔炼炉

中频炉、熔炼炉、透热炉