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观点|中频炉本应主要用于铸造行业,若生产建筑钢材有相当部分则不能有效控制成分进而导致质量不合格

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观点|中频炉本应主要用于铸造行业,若生产建筑钢材有相当部分则不能有效控制成分进而导致质量不合格

发布日期:2021-08-14 作者:西安海翔机电 点击:

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。
 
二、中频炉与地条钢生产设备、电弧炉的区别


(一)中频炉生产出的钢材不一定是地条钢


需要着重说明的是,中频炉生产的钢材不一定是地条钢,也可能是地条钢以外的钢材,但地条钢的确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。多数中频炉生产的产品是螺纹钢、线材,有相当部分不能有效控制成分。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。


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。


(二)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


(一)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%。


(二)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

感应加热炉与煤炉相比,,工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏,更可达到环保部门的各项指标要求,同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。


2、加热均匀,芯表温差极小,温控精度高
感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀,芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率


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。
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。


中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备, 其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如主要生产锻造锻前加热炉,透热炉以及用于:透热、轧制、锻造、弯管、热处理(淬火)、焊接等工艺的感应加热。


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。感应器的置换采用整体吊装、快速定位、水电快速联接方式(可在短时间完成一套感应器的更换)。并可方便的进行感应器轴线位置的调节以适应多种坯料规格加热的要求。生产的本套设备根据每种产品的需要,由进出料储料支架、进出料输送装置、工件自旋式辊道传输装置、中频淬火升温模块、中频淬火保温模块、中频回火模块、中频退火模块、淬火喷雾装置、液压站、中心控制台及自动控制系统等十一部分组成。
 
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。


目前国内普遍应用的中频感应炉,属于无心炉一类,主要有5t,7t,10t,15t,20t,25t,30t,35t,40t;10t熔铝炉(相当于30t熔铁炉体积);70t铜保温炉。


中频炉具有较低的吨钢投资成本(CAPEX)——吨钢投资仅为电弧炉的一半左右;较短的建设周期(正规的8-12个月),极低的吨钢占地面积,都促使投资者,可以在短期内迅速的涌进钢铁市场。受2009年4万亿政策刺激影响,随之而来的是大量建筑及基础建设对钢材的需求,尽管中国的粗钢产量当时已经较高,但部分地区的需求仍有一定的空缺。同时大量热钱的流入也使得这一行业的借贷融资相对简单,而中频炉对于个体投资者而言无疑是介入这个行业的一个很好的选择。


2012年之前,由于钢铁行业的快速发展,赚钱效应及钢材需求,使得市场上地条钢盛行。国家在产业结构调整指导目录(2011年本)及产业结构调整指导目录(2005年本)的淘汰类目录中,均要求淘汰用于地条钢、普碳钢、不锈钢冶炼的工频和中频感应炉。
 
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。


(一)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。


据了解,地条钢80%以上的产品集中在螺纹钢和建筑用线材,由于螺纹钢和建筑用线材标准属于国家强制标准,且生产企业必须要有生产许可证,地条钢生产企业不可能取得生产许可证,而是以各种途径进入市场,对正规生产企业造成冲击。按照中频炉80%生产螺纹钢和线材,保守估计按照40%开工率计算,今年此部分螺纹钢和线材产量预计不低于3000万吨


(二)企业地区分布
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;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。


具体来看,目前国内中频炉炼钢企业主要分布在:江苏、浙江、福建、辽宁、四川、重庆等省市。由于多数为乡镇村办小厂,实地统计难度极大。


(三)企业生产合规情况
部分小型中频炉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。


此次国家以查处江苏新沂地条钢企业为契机,在江苏、山东、四川、河北等强力整治和取缔以中频炉为主的地条钢生产企业,不排除后期扩大到其他省份的可能。由于地条钢多属于违规违建,且生产隐蔽,其产量不大可能在正规统计中显示。


我们可以合理推测,2015年及之前,我国粗钢产量有一部分是未在统计内的产量,以2015年为例,实际产量应该是“8+X”亿吨,X即是以中频炉为主的地条钢产能,今年1-10月我国粗钢产量6.73亿吨,预计全年产量在8亿吨左右,今年我国加强了去产能力度,仅各省市中频炉淘汰计划就超过2000万吨,统计外产量减少,造成今年的8亿吨钢实际上不等于去年的8亿吨钢,随着年底强力整治和取缔中频炉等地条钢企业,势必会造成中短期我国钢铁供应趋紧。


由于中频炉、工频炉均以废钢为原料生产,这部分产能退出后留出的市场空间将通过长流程来弥补,将增加对铁矿石、焦炭的需求。同时,随着中频炉的退出,废钢需求减少,但由于目前废钢成本比铁水成本有明显优势,长流程钢厂将加大废钢采购量。总体看,废钢市场走势将继续弱于铁矿石和煤焦市场
 


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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