mton världsproduktion av råstål 1100 1000 900 800
TRANSCRIPT
Världsproduktion av råstål
600
700
800
900
1000
1100
1970 1980 1990 2000 2010
Mton
Källa: IISI
2004 ökade världsproduktionenav råstål med 85 Mton
Kina 51 Mton
EU25 9.3 Mton(varav EU15 7.7)
Asien exkl Kina 6.8 MtonUSA 4.9 MtonCIS 4.3 Mton
Övriga 8.7 Mton
BOF
Koksverk
Masugn
Stränggjutning
Ljusbågs-ugn
Skrotkorg
Stränggjutning
Malmbaserat SkrotbaseratRåmaterial och energi
Malm
Skrot
Kol &koks
Processvägar
Elektricitet
Världens tio största råstålsproducenter 2004
Sydkorea
Tyskland
0
50
100
150
200
250
300 Kina
Japan
USA
Ryssland
Ukraina
Brasilien
Indien
Italie
n
Mton
Källa: IISI
Råstålsproduktion, Sverige
0
1
2
3
4
5
6
7
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Mton
1974: 5,99 Mton 2004: 5,98 Mton
0
1
2
3
4
5
6
7
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Mton
1974: 5,99 Mton 2004: 5,98 Mton
SSAB 2004 4,1 Mton
Antal anställda i svensk stålindustri
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
1970 1980 1990 2000
Antal
Att producera 5 Mton stål med 1850 års
produktivitet skulle kräva en insats av
nästan halva Sveriges befolkning (4 miljoner)
istället för de 20 000 som idag arbetar
i den svenska stålindustrin.
Svensk stålproduktion år 2001
Världsledande ”svenska” företagRostfritt stål SandvikSandvik störst på sömlösa rör
AvestaPolaritAvestaPolarit Stainless Stainless TubeTube en av de största på svetsade rörOutokumpu StainlessOutokumpu Stainless störst på grovplåtFagersta StainlessFagersta Stainless en av de två största på valstråd
Verktygsstål BBööhlerhler UddeholmUddeholm störst
Snabbstål Erasteel KlosterErasteel Kloster störst
Elektrisk mot-ståndstråd KanthalKanthal störst
Kullagerstål Ovako SteelOvako Steel störst
Handelsstål SSABSSAB ledande på höghållfasta stål och slitstål
Järnpulver HHööganganääss störst
SSAB PRODUKTION 2004
SSAB Oxelösund 2004Koks 446 ktonRåjärn 1582 ktonRåstål 1812 ktonÄmnen 1663 kton
Grovplåt 651 ktonTjocklek 3–155 mm Bredd upp till 3 500 mm.
SSAB Tunnplåt 2004Koks 733 ktonRåjärn 2296 ktonRåstål 2330 ktonÄmnen 2171 kton
Tunnplåt 2633 ktonTjocklek 0,1–16 mm
Bredd upp till 1 600 mm.
Ugnens delar
Formor
Tapphall
M3 Dimensioner
DIMENSIONS
AUGUST 2000
BLAST FURNACE NO. 3 - SSAB TUNNPLÅT AB LULEÅIn
ner h
eigh
t 29 0
08, I
nner
vol
u me
3003
m³
Wor
kin g
hei
ght 2
4476
, Wor
king
vol
u me
2540
m³
81.2
°
71.3°
2168
6700
Ø11400
Ø10651
10°
Ø13570
Ø8900
Tot a
l hei
ght 3
1176
, Tot
al v
olum
e 32
24 m
³
3208
7392
2428
1 000
1552
726
21
Toppkona
Nedre schakt
Buk
Rast
Formnivå
Ställ
Övre schakt
Slagpansare
Reaktioner
Ingående järnmalm
Övre delen av ugnen
Kohesiva zonen
Raceway
Sinterverk
LKAB Järnmalm Pelletsverk
Järnmalm Koks Kalksten
CO2-emission
Kalksten
Koks
Kalksten
Kol/Olja
50 kg CO2/ton Råjärn
370 kg CO2/ton Råjärn
Olja
Pelletstillverkning LKAB
MalmbergetSvappavaara
Kiruna
Masugnens krav på pellets
Kulstorlek (9 – 12,5 mm)Kemisk sammansättning
– Järnhalt - hög
– Föroreningar– Fukthalt
KallhållfasthetLätta att reduceraHållfasthet under reduktionMjuknings och smältegenskaper
Koksens uppgifter
Reduktionsmedel
Energikälla
Ger permeabilitet för gas
Uppkolning av råjärnet
Bära upp beskickningen
Dränering i stället
Masugnens krav på koksen
StyckestorlekKemisk sammansättning
– Askhalt– Föroreningar (Svavel, Alkalier, Fosfor)
Låg fukthaltMekanisk hållfasthet (M40)Reaktivitet (RI)
– Med CO2
Hållfasthet efter reaktion (CSR)
Övriga råmaterial M3
LD-slagg (Fe, Ca,) Kalksten (Ca)Mn-slagg (Mn)Stoftbriketter (C, Fe)Kolpulver (C)
Hur stor del av slaggen härstammar fån respektive material
Slaggegenskaper
StrukturSmältpunkt, smältintervallViskositet S upptagningsförmågaAlkalieupptagTolerans till förändringar - temperatur, fysikaliska och kemiskaSammansättningens effekt på %Si råjärn
Smältpunkt Basicitet påverkar smältintervall och smälttemperaturInnehåll andra metalloxider som FeO, MgO, MnO, CaS mm sänker smältpunkten.Reduktion av FeO ökar smältpunkten.Fluktuationer t.ex höjd Si i råjärnet⇒sänkt slaggmängd, ökad CaO, Al2O3 mm
Viskositet
Temperatur, När temperaturen ökarSjunker viskositetenMinskar skillnaderna i viskositet
Basicitet, När basiciteten ökarSjunker viskositeten strax över smältpunktenMinskar ändringen i viskositet med ökande temperatur över smältpunktenStiger viskositeten om Al2O3 halten är hög ( Al3+ uppbalanserad med ½ Ca2+
ersätter Si4+ i silikatnätverket)FeO, MnO, MgO ⇒ sänkt viskositet
INJEKTION I MASUGN
Injektionsmaterial
• Kol• Olja• Plast• Gummi• Stoft• Slaggbildare
Varför injektion?
• Reduktionsmedel– Kol & olja billigare än koks– Koksbalans
• Återvinning– Sot, plast, gummi etc.
• Slaggbildning– Basiska oxider
Ekonomi
De ekonomiska fördelarna som uppnås med injektion av sekundärbränsle beror på följande faktorer:
Injektionsanläggningens kapitalkostnadInjektionsanläggningens drift- och underhållskostnadPriser på koks resp. injektbränsleProcessbetingelser
KOLANLÄGGNINGEN
• malning• torkning• lagring• fluidisering• pneumatisk transport
Påverkan på flamtemperaturen
• Kol 1 g/Nm3 sänker flamtemp -2 °C• Olja 1 g/Nm3 sänker flamtemp -4 °C• Ånga 1 g/Nm3 sänker flamtemp -6,7 °C• O2 1 % höjer flamtemp. med +45 °C
”State of the art”masugnsteknik i Europa
Storlek / produktivitetDesignMalmråvaraReduktionsmedelÖvriga driftdataUtvecklingstrender
Hearth diameter
Koverhar
Oxelösund
Raahe 1 & 2Oxelösund
Luleå
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
Met
er
Productivity(in proportion to working volume)
Raahe
RaaheKoverhar
Luleå M3Oxelösund
Oxelösund
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
tonn
e/m
3 • 24h
Ferrous burden
Others
Lump ore
Sinter
Pellets
0
300
600
900
1 200
1 500
1 800
kg/t
onne
HM
Reducing agent(Coal injection)
Coarse coke
Small coke
Luleå
Oxelösund 1&2
Coal
Others
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
Redu
ctan
t ra
te [
kg/t
onne
HM
]
Reducing agent(Oil injection)
Coarse coke
Small coke
Raahe KoverharOil RaaheOthers
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
Red
ucta
nt r
ate
[kg/
tonn
e H
M]
LuleåKoverhar Raahe
RaaheOxelösund
Si content
Si standard deviation
C content
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
Silic
on c
onte
nt [
w-%
]
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
Carb
on c
onte
nt [
w-%
]
Silicon and carbon content in hot metal
Luleå
Oxelösund
Raahe 1&2
Koverhar
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
Phos
phor
ous
cont
ent
[w-%
]
Phosphorous content in hot metal
Sulphur content in hot metaland BF slag amount
Slag amount
S content
0
50
100
150
200
250
300
350
Slag
am
ount
[kg
/ton
ne H
M]
0.000
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
0.120
Sulp
hur
cont
ent
[w-%
]
CO2-emissions from sintering respective pelletizing
254
115
350
50
100
150
200
250
300
Sinter Pellets fromhematite
Pellets from magnetite
LKAB
kg CO2/ton crude steel
Source: LKAB
UtvecklingstrenderMinimering av koksförbrukningen
- < 300 kg koks har demonstrerats- möjligt framtida mål 250 kg- höga krav på kokskvalitet- kräver 220-250 kg kolinjektion
UtvecklingstrenderMinimering av koksförbrukningenHög produktivitet
Viktiga parametrar är:- bra råvarukvalitet- hög blästertemperatur- syrgasanrikning av blästerluft- hög drifttillgänglighet
UtvecklingstrenderMinimering av koksförbrukningenHög produktivitetLånga kampanjlängder
- mål > 15 årViktiga parametrar är:- val av keramik/kylsystem- bra råvarukvalitet- bra processteknik
UtvecklingstrenderMinimering av koksförbrukningenHög produktivitetLånga kampanjlängderKorta omställningstider
- prefabricering av ny masugn i 3-5byggklotsar, inkl kylsystem och infodring
- omställningstid 4-6 mån → 2-3 mån
Utvecklingstrender
Mer miljövänlig råjärnsframställning
Minimering av koksförbrukningenHög produktivitetLånga kampanjlängderKorta omställningstider
- ständig förbättring vad gäller:stoft, NOx, SOx, dioxiner
- problemet är CO2
LKAB Experimental Blast Furnace
• First blow in 1997
• Constructed for testing of ferrous burden materials
• So far 15 test campaigns of 6-10 weeks eachTotally:- 735 days of operation- 26.5 kt of HM
World unique experimental tool
LKAB Experimental Blast Furnace
• Blast temperature 1200 °C
• Top gas pressure 1.0 bar
• Number of tuyeres 3
• Hearth diameter 1.4 m
• Working volume 9.0 m3
• Hot metal 36 tonnes/day
• Reductant rate 510 kg/t HM
Operational figures
LKAB Experimental Blast Furnace
• Monitoring:shaft temperaturesskinflow temperatures burden descent rateburden vertical heat distribution
• Probes for gas analysis and solid sampling
• Quenching by nitrogen and dissection
Testing options
LKAB Experimental Blast Furnace
• Various range of ferrous burden:0-60% sinter, 40-100% pellets, 0-30 % lump ore, DRI 0-60%
• Varying coke reactivity
• Injection of:0-180 kg coal0-200 kg oilgasBF flue dustBOF slag
• Oxygen enrichment > 20%
Test activities
LKAB Experimental Blast Furnace
• ULCOS – Oxygen blast furnace with CO2-removal
• Pre-reduced burden
• New types of ferrous burden materials
• Ultra low coke rate operation
• Multi injection
•
•
Future EBF challenges
SyrgasmasugnSinter, pellets
& koks
CO2-tvätt
Gas-rening
Exportgas
Värmningav gas
Råjärn & slagg
CO2-lagring
Kol &syrgas
900°C
CO2
Kol & koksminskar med
25 %