Världsproduktion av råstål

Transkript

1 Mton 1100 Världsproduktion av råstål Källa: IISI

2 Övriga 8.7 Mton CIS 4.3 Mton USA 4.9 Mton Asien exkl Kina 6.8 Mton EU Mton (varav EU15 7.7) 2004 ökade världsproduktionen av råstål med 85 Mton Kina 51 Mton

3 Malmbaserat Processvägar Råmaterial och energi Skrotbaserat Koksverk Malm Skrotkorg Masugn Skrot Ljusbågsugn BOF Kol & koks Stränggjutning Elektricitet Stränggjutning

4 Italien Världens tio största råstålsproducenter 2004 Japan USA Ryssland Sydkorea Tyskland Ukraina Brasilien Indien Mton 300 Kina Källa: IISI

5 Mton 7 6 Råstålsproduktion, Sverige 1974: 5,99 Mton 2004: 5,98 Mton 5 4 SSAB ,1 Mton

6 Antal anställda i svensk stålindustri Antal

7 Svensk stålproduktion år 2001 Att producera 5 Mton stål med 1850 års produktivitet skulle kräva en insats av nästan halva Sveriges befolkning (4 miljoner) istället för de som idag arbetar i den svenska stålindustrin.

8 Svenska järnverk omkring 1850

9 Svenska stålverk idag

10 Världsledande svenska företag Rostfritt stål Sandvik störst på sömlösa rör AvestaPolarit Stainless Tube en av de största på svetsade rör Outokumpu Stainless störst på grovplåt Fagersta Stainless en av de två största på valstråd Verktygsstål Snabbstål Elektrisk motståndstråd Kullagerstål Handelsstål Järnpulver Böhler Uddeholm störst Erasteel Kloster störst Kanthal störst Ovako Steel störst SSAB ledande på höghållfasta stål och slitstål Höganäs störst

11 SSAB PRODUKTION 2004 SSAB Oxelösund 2004 Koks 446 kton Råjärn 1582 kton Råstål 1812 kton Ämnen 1663 kton SSAB Tunnplåt 2004 Koks 733 kton Råjärn 2296 kton Råstål 2330 kton Ämnen 2171 kton Grovplåt 651 kton Tjocklek mm Bredd upp till mm. Tunnplåt 2633 kton Tjocklek 0,1 16 mm Bredd upp till mm.

12

13

14

15 Ugnens delar

16

17

18

19

20 Formor

21 Tapphall Masugn 3

22 Tapphall

23 M3 Dimensioner BLAST FURNACE NO. 3 - SSAB TUNNPLÅT AB LULEÅ DIMENSIONS AUGUST 2000 Total height 31176, Total volume 3224 m³ Inner height 29008, Inner volume 3003 m³ Working height 24476, Working volume 2540 m³ 1000 Toppkona Slagpansare Övre schakt Ø8900 Nedre schakt 81.2 Buk Ø Ø10651 Ø Rast Formnivå 10 Ställ

24

25

26

27 Reaktioner Ingående järnmalm Övre delen av ugnen Kohesiva zonen Raceway

28

29

30

31

32

33

34 Järnmalm Koks Kalksten Sinterverk CO2-emission Kalksten Koks 370 kg CO2/ton Råjärn LKAB Järnmalm Pelletsverk Kalksten Kol/Olja Olja 50 kg CO2/ton Råjärn

35

36

37

38

39

40

41 RÅMATERIAL

42 Pelletstillverkning LKAB Malmberget Svappavaara Kiruna

43 LKAB leveranser

44 Masugnens krav på pellets Kulstorlek (9 12,5 mm) Kemisk sammansättning Järnhalt - hög Föroreningar Fukthalt Kallhållfasthet Lätta att reducera Hållfasthet under reduktion Mjuknings och smältegenskaper

45

46 KOL OCH KOKS

47

48

49 Koksverket Luleå

50 Koksens uppgifter Reduktionsmedel Energikälla Ger permeabilitet för gas Uppkolning av råjärnet Bära upp beskickningen Dränering i stället

51 Masugnens krav på koksen Styckestorlek Kemisk sammansättning Askhalt Föroreningar (Svavel, Alkalier, Fosfor) Låg fukthalt Mekanisk hållfasthet (M40) Reaktivitet (RI) Med CO 2 Hållfasthet efter reaktion (CSR)

52 Övriga råmaterial M3 LD-slagg (Fe, Ca,) Kalksten (Ca) Mn-slagg (Mn) Stoftbriketter (C, Fe) Kolpulver (C)

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63 Hur stor del av slaggen härstammar fån respektive material

64 Slaggegenskaper Struktur Smältpunkt, smältintervall Viskositet S upptagningsförmåga Alkalieupptag Tolerans till förändringar - temperatur, fysikaliska och kemiska Sammansättningens effekt på %Si råjärn

65 Smältpunkt Basicitet påverkar smältintervall och smälttemperatur Innehåll 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, Al 2 O 3 mm

66 Viskositet Temperatur, När temperaturen ökar Sjunker viskositeten Minskar skillnaderna i viskositet Basicitet, När basiciteten ökar Sjunker viskositeten strax över smältpunkten Minskar ändringen i viskositet med ökande temperatur över smältpunkten Stiger viskositeten om Al 2 O 3 halten är hög ( Al 3+ uppbalanserad med ½ Ca 2+ ersätter Si 4+ i silikatnätverket) FeO, MnO, MgO sänkt viskositet

67 INJEKTION I MASUGN

68 Injektionsmaterial Kol Olja Plast Gummi Stoft Slaggbildare

69 Varför injektion? Reduktionsmedel Kol & olja billigare än koks Koksbalans Återvinning Sot, plast, gummi etc. Slaggbildning Basiska oxider

70 Ekonomi De ekonomiska fördelarna som uppnås med injektion av sekundärbränsle beror på följande faktorer: Injektionsanläggningens kapitalkostnad Injektionsanläggningens drift- och underhållskostnad Priser på koks resp. injektbränsle Processbetingelser

71 KOLANLÄGGNINGEN malning torkning lagring fluidisering pneumatisk transport

72 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

73 State of the art masugnsteknik i Europa Storlek / produktivitet Design Malmråvara Reduktionsmedel Övriga driftdata Utvecklingstrender

74 Hearth diameter 16,00 14,00 12,00 Luleå Meter 10,00 8,00 Oxelösund Raahe 1 & 2 Koverhar 6,00 Oxelösund 4,00 2,00 0,00

75 4.00 Productivity (in proportion to working volume) 3.50 Raahe tonne/m 3 24h Oxelösund Oxelösund Luleå M3 Koverhar Raahe

76 Ferrous burden kg/tonne HM Sinter Pellets 300 Lump ore 0 Others

77 Reducing agent (Coal injection) Oxelösund 1&2 Others Luleå Reductant rate [kg/tonne HM] Coal Small coke Coarse coke 0.0

78 600.0 Reducing agent (Oil injection) Oil Others Raahe Koverhar Raahe Reductant rate [kg/tonne HM] Small coke Coarse coke

79 3,00 Silicon and carbon content in hot metal 6,00 2,50 5,00 Silicon content [w-%] 2,00 1,50 1,00 0,50 C content Si standard deviation Oxelösund Si content Raahe Koverhar Raahe Luleå 4,00 3,00 2,00 1,00 Carbon content [w-%] 0,00 0,00

80 Phosphorous content in hot metal 0,120 0,100 Phosphorous content [w-%] 0,080 0,060 Raahe 1&2 Oxelösund 0,040 Koverhar Luleå 0,020 0,000

81 350 Sulphur content in hot metal and BF slag amount Slag amount Slag amount [kg/tonne HM] S content Sulphur content [w-%]

82 kg CO 2 /ton crude steel 300 CO 2 -emissions from sintering respective pelletizing Sinter Pellets from hematite 35 Pellets from magnetite LKAB Source: LKAB

83 Utvecklingstrender Minimering av koksförbrukningen - < 300 kg koks har demonstrerats - möjligt framtida mål 250 kg - höga krav på kokskvalitet - kräver kg kolinjektion

84 Utvecklingstrender Minimering av koksförbrukningen Hög produktivitet Viktiga parametrar är: - bra råvarukvalitet - hög blästertemperatur - syrgasanrikning av blästerluft - hög drifttillgänglighet

85 Utvecklingstrender Minimering av koksförbrukningen Hög produktivitet Långa kampanjlängder - mål > 15 år Viktiga parametrar är: - val av keramik/kylsystem - bra råvarukvalitet - bra processteknik

86 Utvecklingstrender Minimering av koksförbrukningen Hög produktivitet Långa kampanjlängder Korta omställningstider - prefabricering av ny masugn i 3-5 byggklotsar, inkl kylsystem och infodring - omställningstid 4-6 mån 2-3 mån

87 Utvecklingstrender Minimering av koksförbrukningen Hög produktivitet Långa kampanjlängder Korta omställningstider Mer miljövänlig råjärnsframställning - ständig förbättring vad gäller: stoft, NO x, SO x, dioxiner - problemet är CO 2

88 LKAB Experimental Blast Furnace World unique experimental tool First blow in 1997 Constructed for testing of ferrous burden materials So far 15 test campaigns of 6-10 weeks each Totally: days of operation kt of HM

89 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 m 3 Operational figures Hot metal Reductant rate 36 tonnes/day 510 kg/t HM

90 LKAB Experimental Blast Furnace Monitoring: shaft temperatures skinflow temperatures burden descent rate burden vertical heat distribution Probes for gas analysis and solid sampling Quenching by nitrogen and dissection Testing options

91 LKAB Experimental Blast Furnace Test activities Various range of ferrous burden: 0-60% sinter, % pellets, 0-30 % lump ore, DRI 0-60% Varying coke reactivity Injection of: kg coal kg oil gas BF flue dust BOF slag Oxygen enrichment > 20%

92 LKAB Experimental Blast Furnace ULCOS Oxygen blast furnace with CO 2 -removal Pre-reduced burden New types of ferrous burden materials Ultra low coke rate operation Multi injection Future EBF challenges

93 Syrgasmasugn Sinter, pellets & koks Gasrening Exportgas CO 2 -tvätt CO 2 CO 2 -lagring 900 C Värmning av gas Råjärn & slagg Kol & syrgas Kol & koks minskar med 25 %