美國紐柯鋼鐵公司的工業(yè)實踐

美國紐柯鋼鐵公司的工業(yè)實踐

2008年全球金融危機后，美國辛克鋼鐵公司面臨著與世界其他鋼鐵公司一樣，由于經濟增長緩慢、需求不足、進口鋼鐵公司的影響等負面因素。在此情況下,紐柯積極調整經營策略進行應對。在受金融危機影響的2008—2013年中,只有2009年虧損,隨后便恢復盈利并連續(xù)兩年保持凈利潤正增長?；仡櫰浒l(fā)展之路,可以看到紐柯在保持產品結構多樣性的基礎上,增加上游原材料資源投資,從生產技術入手降低鋼鐵生產成本,努力擴張高附加值產品品種,延長產業(yè)價值鏈,在經濟低速發(fā)展的時期里為公司提供更低更穩(wěn)定的原材料價格和更高的利潤率。1粗鋼產量及利潤分析紐柯鋼鐵公司成立于1966年,總部設在美國北卡羅來納州夏洛特,在全球擁有逾200處生產單元及銷售中心,其業(yè)務主要有3部分:鋼鐵生產、鋼材深加工與下游產品、原材料供應。2012年產能2700萬t,鋼廠總體開工率保持在74%。據普氏能源公布的2012年鋼鐵公司粗鋼產量排名,紐柯公司2012年粗鋼產量1800萬t,排名全球第15位,比2011年1770t增長2%。2008—2012財年財務情況見表1。對于凈利潤的下滑,紐柯公司認為主要由幾方面的原因造成:(1)鋼材進口量激增:2012年美國鋼材產品進口達到2.7億t,比2011和2010年增長17%和38%,進口的鋼材產品對紐柯的銷售產生了沖擊;(2)鋼材產品銷售平均價格下跌:盡管銷售給外部客戶的鋼材產品數量比2011年微增,但由于鋼材產品平均銷售價格比2011年下跌3%,因此抵銷了這部分的利潤增加。2產品生產企業(yè)紐柯公司2012年銷售鋼材產品總計2042.2萬t,其中1682.5萬t直接銷售給外部客戶,約占總銷售量的83%,與2011年的1679.6萬t相比略有增長。各產品品種所占比例見圖1。另有341.7萬t銷售給本公司作為深加工原料,同比增長3%。紐柯擁有23家短流程鋼廠,用于生產棒材、薄板、中厚板及結構鋼。2012年產能分布情況見表2。2.1trco和tcio紐柯薄板產品主要包括熱軋板、基板SURESTRIDETM、薄帶連鑄Castripue3eb產品、冷軋板、熱/電鍍鋅板。生產廠中包括4個普通薄板廠(總產能1080萬t)和2個Castripue3eb生產廠。普通薄板廠中有3個建于1989—1996年。2002年收購了Trico鋼廠。目前4個鋼廠都有全套的熱軋、冷軋、鍍鋅生產線。公司在2011年對南加州伯克利廠開展了一項戰(zhàn)略投資,預計將于2014年完成,主要是為了使伯克利廠能夠軋制寬度在1830mm的薄規(guī)格產品。紐柯擁有兩座薄帶連鑄Castripue3eb生產廠,分別于2002年5月在印第安娜州克勞福德斯維爾(Crawfordsville)和2009年在阿肯色州布來斯維(Blytheville)投產。2.2工業(yè)設備現代化紐柯的13座棒材生產廠中,有4座由公司于1969—1981年投資建設。這些年通過不斷地產能擴張及產線改擴建,使得鋼廠設備現代化,能夠在全球保持競爭力。其余的生產廠是自2000年以來通過收購的方式獲得。紐柯于2012年1月在內布拉斯加州、南卡羅來納州、田納西州的棒材廠啟動了一項2.9億美元的戰(zhàn)略投資,目的是為了將特殊棒材SBQ(SpecialBarQuality)和盤條鋼產品產能提高100萬t。2.3競爭優(yōu)勢鋼板企業(yè)1988年,紐柯與日本大和工業(yè)株式會社合資建立Nucor-Yamato廠,該廠位于阿肯色州布來斯維,紐柯持股51%。2012年,Nucor-Yamato廠宣布開展一項1.15億美元的戰(zhàn)略投資,預計于2014年結束,以提高該廠熱軋鋼板樁產能,并且能夠生產質量更輕、強度更高、能用于更多領域的低成本產品。紐柯在南卡羅來納州的伯克利有一全資結構鋼廠,與Nucor-Yamato都采用特殊的近終形鑄造方式生產結構鋼。此外,紐柯于2012年5月以6.05億美元收購安賽樂米塔爾旗下分銷公司SkylineSteelLLC及其附屬企業(yè)的計劃獲得美國政府的批準。SkylineSteel總部位于新澤西州帕西帕尼(Parsippany),業(yè)務遍布美國、加拿大、墨西哥和加勒比海地區(qū),產品包括螺旋焊鋼管樁、軋制及焊接鋼管樁、冷彎鋼板樁等,用于建造海洋平臺、橋梁、高速公路、防波堤、商業(yè)地下停車場等。2.4厚板廠的改造紐柯中厚板產品主要用于駁船、重型設備、軌道車輛、煉油廠油罐、船舶、風力發(fā)電塔架等的制造。2011年,紐柯啟動一項擴建項目,在北卡羅來納州的厚板廠增加一套熱處理裝置,經過熱處理的厚板強度、耐磨性、韌性要求更高。2012年,北卡羅來納州的厚板廠還增加了一套真空脫氣設備。2013年,該廠還計劃增加一條新的?；鳂I(yè)線。這些舉措都是為了增加中厚板產品的附加值。3以新技術新工藝為主導的工藝創(chuàng)新在紐柯公司的組織機構中沒有設立專門的研發(fā)部門,但這并不代表它不關注技術的發(fā)展,相反,在紐柯的發(fā)展歷程中,一向以大膽采用新技術新工藝而聞名,逐漸形成了一些獨具競爭力的工藝技術,如短流程生產工藝、薄板坯連鑄連軋等。3.1短流程鋼水、鋼水加工技術紐柯公司推動了早期短流程鋼廠的發(fā)展。在短流程出現之前,主流的生產技術是采用能源密集型的高爐—轉爐—連鑄(或模鑄)流程。短流程鋼廠以廢鋼或海綿鐵為冶煉原料,采用電爐煉鋼—薄板坯連鑄流程。與傳統(tǒng)長流程相比,短流程鋼廠具有投資少,建設周期短,生產成本低,能耗少等優(yōu)點。紐柯于1969年投產了全球第一個短流程鋼廠,年產能20萬t。當時短流程廠的鋼水主要是供給紐柯下屬的Vulcraft廠,用于建筑材料的生產。很快這種經濟可靠的生產方式為其他鋼廠所接受,并迅速擴大普及。3.2視電弧爐的技術改造電弧爐是短流程鋼廠煉鋼的主要設備,雖然短流程鋼廠有造價低、建設快等優(yōu)勢,但電弧爐的電耗高是其不足之處。因此紐柯公司十分重視電弧爐的技術改造。1984年,紐柯將達林頓鋼廠一座容量為30t的交流電弧爐改造為直流電弧爐,這是世界上第一個采用直流電弧爐生產的短流程鋼廠。紐柯率先在超高功率直流電弧爐煉鋼生產中采用了復合吹煉、氧燃助熔、爐料預熱、水冷爐壁、水冷爐蓋、水冷電纜、泡沫渣操作以及偏心爐底出鋼等新技術,使得電弧爐具有低石墨電極消耗、低電力消耗等優(yōu)勢,電爐的生產效率提高,生產成本降低。3.3鋼鐵工業(yè)csp技術紐柯克勞福德斯維爾廠在鋼鐵生產歷史上創(chuàng)造了多個第一,其中包括第一個實現薄板坯連鑄商業(yè)化生產。薄板坯連鑄連軋技術是鋼鐵工業(yè)的一項重大革新,相比常規(guī)生產工藝,該工藝投資少,產線建設周期短,占地面積小,生產成本低,經濟規(guī)模靈活。克勞福德斯維爾廠于1987年動工建設,總投資2.7億美元,設計產能80萬t,由德國SMS公司承建,采用CSP技術。工廠于1989年建成投產,成為世界上第一個用薄板坯連鑄技術生產熱軋卷的鋼廠。3.4castrapue3eb微型鋼廠MircoMill的概念是相對于短流程鋼廠(MiniMill)提出的,主要采用雙輥薄帶連鑄連軋工藝Castripue4d2,見圖2。雙輥薄帶連鑄連軋是將液態(tài)金屬澆注到兩個相對旋轉的結晶輥(鑄輥)之間生產金屬帶材的技術,將快速凝固與加工變形結合于一體的工藝。Castripue4d2生產線比薄板坯連鑄連軋工藝更緊湊,見圖3,軋線總長度(鋼包回轉臺到卷取機)60m。2000年3月,紐柯與澳大利亞博思格(Bluescope)、日本川島石播磨重工業(yè)株式會社Ishikawajima-HarimaHeavyIndustries(IHI),以47.5∶47.5∶5的參股比例,合資建立了CastripLLC,目標是將Castripue3eb技術應用于商業(yè)化生產。2001年2月,紐柯公司的首個,也是世界首個微型鋼廠Castripue4d2在印第安納州克勞福德斯維爾廠附近破土動工,2002年5月建成投產。Castripue3eb的核心設備由西門子提供,紐柯、博思格、INI及西門子共同擁有超過1500項關于Castripue3eb生產的專利。Castripue3eb目前可生產厚度在0.9~1.5mm的產品。已經實現商業(yè)化生產的鋼種主要是強度不超過380MPa的普通低碳鋼,包括普通商品材和結構鋼。目前Castripue4d2的研發(fā)人員正在研究開發(fā)覆蓋0.9~1.5mm更高強度的超薄薄帶連鑄鋼種,強度等級從400MPa到550MPa,主要方法是采用鈮微合金化。鈮在熱軋中可以抑制奧氏體的形變再結晶,達到細化晶粒的目的,提高淬透性和時效硬化。近期Castripue4d2已經成功開發(fā)部分低碳鈮合金鋼種,鈮質量分數在0.014%~0.084%,Mn在0.6%~0.9%,成品帶鋼厚度在1.0~1.5mm。在總結了第一個Castripue3eb廠的成功經驗后,紐柯于2008年投資建設第二座Castripue3eb,位于阿肯色州布來斯維廠,于2009年投產。4原材料領域的投資紐柯公司認為廢鋼及其替代品成本在其生產成本中所占的比例最大,因此始終執(zhí)行其在原材料領域的投資策略,以改善鋼鐵制造業(yè)務的成本結構。在原材料方面,紐柯將重點放在廢鋼來源、直接還原鐵制造及天然氣資源三方面。4.1以廢鋼為原料的工業(yè)廢鋼收購紐柯公司紐柯公司于2008年收購了美國最大的廢舊資源回收公司DavidJJosephCompany(簡稱DJJ)。DJJ擁有近70套廢物循環(huán)利用設備,其中包括15套汽車破碎機以及其他破碎、打包、剪切、分揀設備等,見表3。DJJ的主營業(yè)務包括廢鋼、黑色金屬及有色金屬廢料的回收、加工與運輸服務,鐵合金、球墨鑄鐵及生鐵的生產與銷售,工業(yè)廢料回收處理,軌道車輛的租賃、采購、銷售與拆解等。DJJ回收的廢鋼占紐柯公司廢鋼原材料的75%~90%,因此此次收購使得紐柯公司能夠持續(xù)穩(wěn)定地獲得生產用原材料廢鋼。所有這些業(yè)務都為紐柯公司競爭策略貢獻了價值,經過紐柯與DJJ的努力,2012年紐柯公司廢鋼及其替代品成本由2011年的439美元/t,下降了7%至407美元/t。目前紐柯公司含鐵廢料處理能力達到500萬t/a。4.2美國本土dri企業(yè)紐柯現有的直接還原鐵DRI生產廠Nu-Iron,位于中美洲地區(qū)的特立尼達島。Nu-Iron的前身是位于美國路易斯安那州康文特(Convent)地區(qū)的美國還原鐵公司(AmericanIronReduction簡稱AIR),AIR建于1998年1月,1999年9月投產,采用氣基還原工藝Midrex。在經營了幾年后,由于北美地區(qū)天然氣價格的飆升,抬高了生產成本,2005年紐柯決定將其搬遷到中美洲的特立尼達島并成立新公司Nu-Iron。搬遷到特立尼達島主要得益于當地低成本的天然氣供應,并且從物流上來說,獲得來自巴西的鐵礦石和將DRI成品運回美國都很便捷。2006年12月Nu-Iron投產,年產能由原來的40萬t提高到180萬t,2011年又提高至200萬t。2010年9月,紐柯宣布在美國本土建設DRI廠。第一個項目建在路易斯安那州的圣詹姆斯教區(qū),項目于2011年2月開工,計劃于2013年年中建成投產,該項目投資7.5億美元,占地約16km2,該項目中的DRI單體設備設計年產能250萬t,在目前全球產能最大。該廠采用達涅利EnergironZR直接還原技術。EnergironZR工藝是由達涅利、TenovaHYL和Techint等公司組成的Energiron公司研發(fā)的,見圖4。這種技術的最大特點是生產的高度靈活性并且不需煤氣重整器,生產過程中產生的廢氣、廢水不僅量少而且很容易控制,可以滿足嚴格的環(huán)境排放標準。通過對DRI生產過程中產生的CO2進行捕獲和再利用,還可以獲得穩(wěn)定的經濟效益。此前,阿布扎比的阿聯酋鋼鐵工業(yè)公司采用這項技術使產能達到200萬t/a。埃及Suez鋼公司在2011年底建成投產產能為190~220萬t/a的設備。DRI中的碳大部分以滲碳體的形式存在,如Fe3C,碳的含量高低可以通過控制還原性氣體成分及/或氧氣含量來調節(jié)。通過ZR技術生產的DRI,與通過其他工藝生產的DRI相比,穩(wěn)定性更高。這主要由于碳化鐵或滲碳體的含量更高,從而抑制了金屬鐵在與空氣接觸時發(fā)生再次氧化。此次紐柯公司興建的DRI廠,其產品金屬化率為96%,碳質量分數不低于3%。圣詹姆斯教區(qū)DRI生產廠是紐柯公司在路易斯安那州一個多階段發(fā)展計劃中的第一步,該計劃包括建立一個綜合性鋼廠,除目前在建的DRI廠外,還將再建一座DRI廠(年產能也是250萬t)、一座焦炭廠、一座高爐、一座球團礦廠和一座煉鋼廠。2011年1月,紐柯獲得由路易斯安那州環(huán)境質量部門的簽發(fā)的兩個DRI廠建設許可。未來通過3個DRI廠,可以實現600~700萬tDRI產能,作為高品質的廢鋼替代材料。4.3巖氣運移與合作DRI的生產需要大量天然氣,而美國的“頁巖氣革命”,大大降低了天然氣成本,使得紐柯能夠重新在美國本土建設直接還原鐵生產廠,而無需象特立尼達島廠那樣依賴國外的低價天然氣。紐柯之所以將新鋼廠廠址選在路易斯安娜州的圣詹姆斯教區(qū),是由于該地區(qū)所在的海恩斯維爾盆地頁巖氣儲量在美國居第六位。此外,紐柯還參與了Encana石油與天然氣公司的長期投資計劃,