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新技術(shù)可削減鋼鐵生產(chǎn)成本
[ 時(shí)間：2017-03-21 點(diǎn)擊：1323 ]
中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)3月20日電 據(jù)英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》報(bào)道，亨利·貝塞麥（Henry Bessemer）最廣為人知的事跡是開發(fā)了大規(guī)模生產(chǎn)鋼材的方法，不過，他其實(shí)是英國的一位多產(chǎn)發(fā)明家。在 18世紀(jì)50年代的謝菲爾德，貝塞麥設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐，向鐵水鼓入空氣燒掉雜質(zhì)，鋼鐵由此成為工業(yè)革命的原材料。可是，貝塞麥知道能做得更好，于是在1865年申請(qǐng)了專利，直接鑄造鋼帶，而不是鑄造大型鑄錠，然后花費(fèi)巨額投入用大型軋機(jī)再加熱和成形。
貝塞麥的想法是將鋼水倒入兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的水冷滾軸之間，兩個(gè)滾軸就像軋布機(jī)一樣，將金屬擠壓成片材。這個(gè)方法很巧妙，通過減少步驟節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。可是，這個(gè)想法卻很難實(shí)現(xiàn)，在商業(yè)化過程中遭棄用。
那時(shí)的想法一直擱置到現(xiàn)在。生產(chǎn)技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，特別是新型高科技鋼的發(fā)展，意味著貝塞麥的“雙軸”理念得到了成功的應(yīng)用。目前也正在嘗試應(yīng)用替代系統(tǒng)，該系統(tǒng)可將液態(tài)鋼直接澆鑄到單個(gè)水平移動(dòng)帶上。這兩種技術(shù)能降低80％能源消耗——這是煉鋼成本的大頭，同時(shí)還能節(jié)省其它的操作和資本成本。如果這些新工藝成功了，煉鋼技術(shù)將再次變革。
滾動(dòng)軸的神話。
鋼鐵制造商對(duì)新技術(shù)持謹(jǐn)慎態(tài)度。直到20世紀(jì)60年代，該行業(yè)才從鑄造鑄錠發(fā)展到建造連鑄鋼的巨型綜合設(shè)備水平。這種巨型綜合設(shè)備通過無底模具澆注鋼水，并在經(jīng)過水冷卻后進(jìn)行部分凝固。然后，將鋼通過一系列轉(zhuǎn)軸下拉，形成鋼板或是工廠和建筑企業(yè)需要的其它形狀。如今，全世界生產(chǎn)的鋼鐵每年達(dá)到16億噸，其中大多數(shù)是采用該工藝制造而成的。
然而，連續(xù)鑄造仍然需要大量的滾動(dòng)次數(shù)，將鑄板坯厚度從80-120mm降低至1-2mm，才能達(dá)到汽車制造商等生產(chǎn)商規(guī)定的要求。板坯厚度的任何差錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致鋼的微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題和缺陷。其中一個(gè)原因是無底模具必須振蕩，以確保鋼水不粘到其側(cè)面。雙軸和單帶鑄造的新技術(shù)實(shí)際上是“移動(dòng)模具”，即當(dāng)鋼冷卻和凝固時(shí)，軸和帶與鋼一起移動(dòng)。因此，將板坯直接鑄造到僅幾毫米厚成為可能，此后僅需要最小的滾動(dòng)軸。
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英國華威大學(xué)下屬的華威制造集團(tuán)（Warwick Manufacturing Group）的鋼鐵專家克萊爾·戴維斯（Claire Davis）認(rèn)為，新技術(shù)對(duì)于制造高價(jià)值特種鋼有特殊貢獻(xiàn)。戴維斯和她的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)新型高科技鋼，特別是用于帶鑄造的高科技鋼，包括比傳統(tǒng)鋼強(qiáng)度更大、重量更輕、柔性更強(qiáng)的高級(jí)低密度鋼。
美國鋼鐵公司巨頭紐克鋼鐵公司（Nucor）采用貝塞麥所設(shè)想的雙軸制鋼工藝。該工藝被稱為“帶鋼連鑄工藝”，在紐克鋼鐵公司的兩個(gè)工廠投入使用。 雙軸和帶鑄造的一個(gè)大優(yōu)點(diǎn)是緊湊性。紐克認(rèn)為，帶鋼連鑄工廠只需要20公頃（50英畝）面積，每年僅生產(chǎn)50萬噸鋼材就能得到豐厚的投資回報(bào)。相比之下，傳統(tǒng)的鋼鐵廠面積可能超過2000公頃，每年生產(chǎn)約400萬噸才能獲利。
有一些企業(yè)也授權(quán)使用帶鋼連鑄鑄造工藝。沙鋼是中國的一家大型鋼鐵企業(yè)，正在用新技術(shù)取代能源效率較低的設(shè)備。以下數(shù)據(jù)也足以鼓勵(lì)其它企業(yè)進(jìn)行嘗試：阿爾比恩鋼鐵廠（Albion Steel）正在與投資者討論在英國建造一座價(jià)值3億英鎊（約合3.7億美元）的帶鋼連鑄工廠。阿爾比恩公司的創(chuàng)始人之一托尼·畢打（Tony Pedder）表示，該工廠將由一家低成本的小型軋機(jī)“支撐”，該軋機(jī)熔化廢鋼并生產(chǎn)主要用于建筑行業(yè)的鍍鋅用鋼。畢打是工程企業(yè)謝菲爾德鍛造公司（Sheffield Forgemasters）的董事長，也是英國鋼鐵公司（后更名為Corus）的前老板。英國有過剩的廢料，卻要進(jìn)口鍍鋅鋼。該工廠將僅雇用約250人，而傳統(tǒng)的集成操作需要1000人左右。 “我們相信這項(xiàng)技術(shù)，“畢打說道，“在我們看來，它已經(jīng)通過了實(shí)踐檢驗(yàn)。”
德國鋼鐵公司薩爾茨吉特（Salzgitter）于2012年在漢諾威附近的派內(nèi)（Peine）設(shè)立了第一家專用臺(tái)商用單皮帶機(jī)企業(yè)。該公司起初生產(chǎn)建筑鋼，后來生產(chǎn)多種特鋼。該技術(shù)倡導(dǎo)者之一、加拿大麥吉爾大學(xué)（ Roderick Guthrie of McGill University） 的羅德里克·格斯里（Roderick Guthrie）透露，關(guān)鍵在于保持水冷帶完全平坦。薩爾茨吉特是將皮帶的空間保持真空狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)，而格斯里在大學(xué)的試驗(yàn)工廠使用強(qiáng)磁鐵獲得了同樣的效果。他的研究小組正與包括一家大型汽車制造商在內(nèi)的多家企業(yè)合作。格斯里認(rèn)為，雖然雙軸鑄造受到滾動(dòng)軸的尺寸等實(shí)際限制，但水平單帶鑄造受限較少。
這些技術(shù)可能最終是互補(bǔ)的。技術(shù)空間高效、成本較低，因此，生產(chǎn)地可以更靠近客戶。格斯里認(rèn)為，將此類大型設(shè)備與汽車工廠整合并非不可想象。他說：“如果我們能夠確保生產(chǎn)出來的鋼鐵質(zhì)量與大型鑄造廠一樣好，這項(xiàng)新技術(shù)將改變鋼鐵行業(yè)的面貌。” 新技術(shù)可能只是向舊式產(chǎn)業(yè)鼓入一定量的新鮮空氣，就像貝塞麥轉(zhuǎn)爐150年前所做的那樣。