Как владелец бизнеса по поставке связующего для брикетирования стального лома, я постоянно получаю этот вопрос - обычно от производителей труб, переработчиков лома или металлургов, которые устали иметь дело с нестабильным сырьем и растущими производственными затратами. Когда я только начинал, я предполагал, что ответ будет однозначным «нет», но за последние 12 лет работы в этой отрасли я понял, что грань между брикетированием лома и производством стальных труб гораздо более размыта, чем думает большинство людей. Давайте разберемся в этом, потому что истина заключается не только в «да» или «нет», а в том, как вы используете это связующее и почему выбор правильного связующего на самом деле может сделать вашу работу с трубами более эффективной.
Во-первых, давайте поговорим о том, что такое брикетирование стального лома и чего требует производство стальных труб. Для новичков в этой области брикетирование стального лома — это процесс превращения рыхлого, часто неровного стального лома (из старых автомобильных деталей, строительного мусора, промышленных отходов) в плотные, однородные брикеты с использованием механического давления и связующего вещества. Цель состоит в том, чтобы создать материал, который легче транспортировать, имеет более высокое содержание металла и менее склонен к окислению, чем сыпучий лом. Производство стальных труб, с другой стороны, включает плавление сырья (иногда лома, иногда чугуна, иногда сплавов) в расплавленную сталь, а затем формование этой стали в трубы с помощью таких процессов, как бесшовная прокатка, электросварка сопротивлением (ERW) или сварка под флюсом (SAW). Конечный продукт должен иметь определенные механические свойства — высокую прочность на разрыв, устойчивость к коррозии, равномерную толщину стенок — в зависимости от того, предназначен ли он для нефти и газа, водопровода или инфраструктуры.
Многие производители трубок, с которыми я разговаривал, настроены скептически, потому что у них был неудачный опыт использования обычных связующих. Они протестируют дешевое связующее, подходящее для брикетирования, и обнаружат, что при плавке брикетов для производства труб связующее оставляет нежелательные остатки: избыток серы, азота или золы, которые портят химический состав стали. Это обоснованное беспокойство. Трубная сталь часто представляет собой низколегированную или углеродистую сталь с жесткими требованиями к содержанию примесей — например, трубы API 5L для нефти и газа требуют содержания фосфора и серы менее 0,03% каждая. Связующее, в которое добавляется даже доля процента серы, может отправить партию расплавленной стали прямиком в кучу металлолома.
Но вот тут-то и пригодится мой опыт: не все переплетчики одинаковы. Я потратил годы на совершенствование наших связующих для брикетирования стального лома, чтобы избежать именно этой проблемы. Давайте внесем ясность: неправильное связующее разрушит ваше производство труб, но правильное связующее может улучшить его. Ключевым моментом является то, что связующее вещество разработано таким образом, чтобы полностью сгорать в процессе плавления, не оставляя вредных остатков, а также укреплять брикеты, чтобы они сохраняли свою форму во время хранения и транспортировки на трубопрокатный завод.
Давайте пройдемся по этому процессу шаг за шагом, чтобы увидеть, как это работает. Возьмем, к примеру, производителя труб из ВПВ. Они добывают стальной лом, обрабатывают его для удаления неметаллических примесей (например, пластика, резины или меди), а затем смешивают со сплавом (например, ферросиликом, марганцем), чтобы получить правильный химический состав. Во многих случаях по-прежнему используют рыхлый лом, а это значит, что для получения того же содержания металла в печь приходится загружать больше материала, поскольку в рыхлом ломе есть воздушные зазоры. Если перейти на брикетированный лом, то в то же пространство печи можно будет загрузить на 20–30% больше металла, что повысит эффективность. Но брикеты должны оставаться вместе, пока не расплавятся. Вот здесь-то и приходит на помощь связующее.
Я видел, как производители труб успешно использовали наши связующие для брикетирования стального лома, но только если они немного скорректировали процесс плавки. Связующее обычно представляет собой органическое или модифицированное органическое соединение, которое разлагается при температуре около 800–1000°C, что чуть ниже температуры, при которой сталь начинает плавиться (около 1500°C). Таким образом, на этапе предварительного нагрева печи связующее сгорает полностью, не оставляя золы или остатков. Ключевым моментом является то, что связующее не содержит никаких вредных элементов — ни лишней серы, ни хлора, ни тяжелых металлов. Именно поэтому мы проверяем каждую партию наших связующих на уровень примесей, поскольку даже увеличение содержания серы на 0,1% может привести к горячему растрескиванию в зоне сварки труб, что является основным местом отказа.
Конечно, бывают случаи, когда стандартное связующее для брикетирования стального лома не является правильным выбором, и именно здесь в игру вступают специализированные металлургические связующие. Например, если производитель труб работает с трубами из легированной стали, требующими точного контроля содержания кремния, лучше подойдет наше специальное связующее для железного порошка. Подождите, давайте подумаем: когда вы смешиваете лом с железным порошком, чтобы отрегулировать содержание железа в металле, формула этого связующего рассчитана на работу с мелкими частицами железа, создавая более прочные брикеты без изменения химического состава железа. Это касается не только железного порошка; он хорошо работает, когда лом смешивается с железным порошком для производства труб, поскольку не содержит дополнительных элементов, которые могли бы нарушить баланс сплава. Еще есть порошковое связующее из плавикового шпата, которое полезно, если вы используете лом, смешанный с плавиковым шпатом, для улучшения текучести шлака во время плавки, что часто встречается при производстве труб для тяжелых условий эксплуатации. Плавиковый шпат помогает шлаку отделиться от расплавленной стали, а связующее гарантирует, что плавиковый шпат и лом остаются смешанными в брикетах, так что польза не теряется во время транспортировки.
Другой сценарий: если в вашем трубном производстве используется много ферросилиция в качестве легирующего агента, смешивание порошка ферросилиция с ломом для изготовления брикетов может изменить правила игры. Вместо того, чтобы добавлять ферросилиций в качестве отдельного ингредиента при плавке, вы можете включить его в брикет, а это значит, что он уже равномерно распределен, когда попадает в печь. Наше связующее на основе порошка ферросилиция разработано специально для этого: оно удерживает мелкие частицы ферросилиция вместе с ломом, не вызывая их комкования во время плавления, и не вступает в реакцию с ферросилицием с образованием нежелательных соединений. Это приводит к более равномерному содержанию кремния в стали труб, что повышает прочность и свариваемость.
Также хочу упомянуть связующее на основе силикомарганцевого сплава, поскольку силикомарганец является наиболее распространенным сплавом, используемым в производстве стальных труб для раскисления стали и добавления марганца. Если вы производите брикеты, в состав которых входят лом и силикомарганец, чтобы получить эффект раскисления на более ранних этапах процесса плавки, решающее значение имеет связующее вещество, которое работает как с ломом, так и с силикомарганцем. Наше связующее из силикомарганцевого сплава разработано так, чтобы выдерживать давление брикетирования, поэтому силикомарганец остается смешанным с ломом и полностью сгорает при плавлении, оставляя силикомарганец доступным для выполнения своей функции раскислителя. Это может уменьшить количество силикомарганца, которое необходимо добавлять отдельно, а также сократить затраты на материалы на 5–10 % в зависимости от размера вашего предприятия.
Теперь я должен быть честен об ограничениях. Производство труб — это не только плавка стали, но и придание ей формы, сварка и проверка качества конечного продукта. Даже если связующее действует на этапе плавления, оно может повлиять на другие этапы процесса. Например, если связующее вещество выделяет слишком много дыма или дыма во время плавки, это может вызвать проблемы с выбросами в печи или качеством сварного шва. Но наши связующие малолетучи, поэтому дымят минимально, а продуктами разложения являются в основном углекислый газ и водяной пар, с которыми легко справиться штатными системами вентиляции печей. Мы также работаем с производителями труб над корректировкой дозировки связующего (обычно 1–3% от веса лома), чтобы сбалансировать прочность брикета и чистоту сгорания. Слишком много связующего – и вы можете получить больше золы (хотя в наших составах это случается редко); слишком мало, и брикеты разваливаются во время транспортировки, что противоречит цели.
Еще один момент: большое значение имеет тип трубы, которую вы делаете. Трубы малого диаметра для водопровода, возможно, более щадящие, но трубы большого диаметра API для нефти и газа имеют строгие стандарты ударопрочности, коррозионной стойкости и целостности сварных швов. На протяжении многих лет я работал с несколькими крупными производителями труб из ВПВ, которые начали использовать наши связующие для брикетирования своего лома, и после тестирования своей конечной продукции они не обнаружили никакой разницы в механических свойствах по сравнению с использованием сыпучего лома или чугуна. В некоторых случаях брикеты действительно помогали, поскольку однородная плотность приводила к более равномерному плавлению, что приводило к более стабильному химическому составу стали и улучшению качества сварных швов. Это большая победа: если вы сможете получить более однородное сырье, ваше производство труб станет более стабильным, что означает меньше брака и снижение затрат.
Давайте также поговорим о стоимости, потому что это важный фактор для большинства производителей. Лом часто дешевле, чем чугун, а брикетирование лома с хорошим связующим означает, что вы можете использовать больше лома при производстве труб без ущерба для качества. Стоимость связующего минимальна по сравнению с экономией за счет увеличения использования лома. В прошлом году у меня был клиент, который использовал 40% лома и 60% чугуна для своих труб API 5L X65. Они перешли на брикетированный лом с нашим связующим и смогли увеличить использование лома до 60%, снизив затраты на сырье более чем на 120 долларов на тонну стали. Это число, которое трудно игнорировать. А поскольку брикеты более плотные, они сокращают время загрузки печи примерно на 15 %, что приводит к повышению производительности печи — они могут изготовить больше труб за то же время.
Но вот ошибка, которую допускает большинство производителей труб: они предполагают, что все связующие для брикетирования лома одинаковы, поэтому просто выбирают самое дешевое. Это дорогостоящая ошибка. Ко мне приходили клиенты, попробовавшие дешевое связующее, которое оставляло в стали большое количество остатков азота. Азот вызывает старение стали, что со временем делает ее хрупкой — плохая новость для труб, которым приходится выдерживать давление десятилетиями. Наши связующие разработаны так, чтобы свести к минимуму выделение азота во время разложения, поэтому мы так много вкладываем в тестирование и контроль качества. Мы не продаем самое дешевое связующее на рынке, но мы продаем такое, которое подходит для металлургических применений, таких как производство труб, а не только для изготовления брикетов для транспортировки.
А как насчет литейного покрытия? Подождите, связующее для покрытия, не используемое в литейном производстве, предназначено для покрытия форм, а не для брикетирования лома, но я упоминаю об этом, потому что некоторые люди путают эти два понятия. Если вы покрываете внутреннюю поверхность формы для отливки трубной арматуры, Foundry Coating Binder — подходящий продукт, но это совершенно другой вариант использования. Для брикетирования лома, который будет использоваться в производстве труб, вам понадобится связующее, предназначенное для работы с металлическим ломом и сплавами, а не с огнеупорными покрытиями.
Давайте также обратимся к распространенному мифу: некоторые металлурги думают, что любое связующее оставляет водород, который вызывает водородное растрескивание (HIC) в трубах, что является серьезной проблемой для нефтегазовых труб. Хорошей новостью является то, что высококачественные органические связующие, такие как наши, не добавляют водород в вредных количествах, пока они полностью сгорают. Мы проверяем наши связующие на содержание водорода, и наши составы обычно содержат менее 0,5% водорода, что значительно ниже порога, вызывающего HIC. Ключевым моментом является обеспечение того, чтобы у связующего было достаточно времени, чтобы сгореть во время процесса плавки - большинство трубчатых печей работают при достаточно высокой температуре в течение достаточно долгого времени, чтобы наши связующие полностью разложились, и в расплавленной стали не осталось водорода.
У меня также были истории успеха с производителями бесшовных труб, у которых даже более жесткие спецификации, чем у труб из ВПВ. Один производитель бесшовных труб, с которым я работал, боролся с нестабильным сырьем, поскольку он использовал сыпучий лом с переменным содержанием металла. Они перешли на брикетирование лома с нашим связующим, а также добавили наше специальное связующее для железного порошка, когда им нужно было отрегулировать содержание железа. Брикеты были однородными, поэтому содержание металла было одинаковым от партии к партии. Их бесшовные трубы, которые используются в гидравлических системах высокого давления, теперь имеют на 10% меньше брака из-за более стабильного химического состава стали. Это не просто небольшое улучшение: для трубного завода, производящего 50 000 тонн труб в год, это экономия миллионов долларов на браке.
Итак, если сложить все вместе: да, связующее для брикетирования стального лома можно использовать при производстве стальных труб — если вы выберете правильное связующее, используйте его в правильной дозировке и слегка скорректируйте процесс плавления, чтобы учесть разложение связующего. Времена, когда переплетные устройства предназначались только для скрепления металлолома при транспортировке, давно прошли. Современные металлургические связующие разработаны для работы с металлическими порошками, сплавами и ломом и отвечают строгим требованиям по содержанию примесей при производстве труб.
Но я также хочу прояснить, что это не универсальное решение. Если вы производитель труб, заинтересованный в тестировании брикетированного лома со связующим, вам необходимо сотрудничать с поставщиком, который разбирается как в брикетировании лома, так и в металлургии, а не просто с кем-то, кто продает связующие для общего брикетирования. Вот почему я предлагаю производителям труб тестирование связующего по индивидуальному заказу: мы можем работать с вашим конкретным типом лома, вашими требованиями к сплаву и вашим печным процессом, чтобы найти правильное связующее и его дозировку. Если вам нужно обычное связующее для брикетирования стального лома или специализированное связующее, такое как наше специальное связующее для железного порошка, связующее из порошка плавикового шпата, связующее из порошка ферросилиция или связующее из силикомарганцевого сплава, мы можем адаптировать решение для вашей операции.
Я часто разговариваю с производителями трубок, которые не решаются пробовать что-то новое, и я понимаю: когда дело касается трубок, качество решает все. Однако данные показывают, что использование правильно составленных связующих для брикетирования лома в производстве труб может повысить эффективность, снизить затраты и улучшить качество продукции. Речь идет не о срезании углов; Речь идет об использовании побочного продукта (стального лома), которого уже имеется в изобилии, и превращении его в высококачественное сырье, отвечающее вашим потребностям в производстве труб.
Если вы производитель труб, уставший от непостоянного лома, высоких затрат на сырье и низкой эффективности печи, я советую вам обратиться к вам и обсудить ваши конкретные проблемы. Я помог десяткам трубных заводов перейти на брикетированный лом с использованием подходящего связующего, и я уверен, что смогу помочь и вам. Не соглашайтесь на стандартные связующие, которые никогда не предназначались для металлургического применения, например, для производства труб. Инвестируйте в связующее, которое соответствует вашему процессу, вашим стандартам качества и вашей прибыли.
Ссылки
- АСТМ Интернешнл. (2020). Стандартные спецификации для линейных труб. АСТМ А5Л/А5ЛМ-20. Вест-Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International.
- Всемирная ассоциация производителей стали. (2022). Использование стального лома в производстве труб. Брюссель: Всемирная ассоциация стали.
- Лю, Ю. и др. (2021). Влияние остатков связующего на механические свойства стальных труб API класса X65. Журнал «Металлургия», 2021, ID статьи 6678923.
- Каллен, Дж. М., и Оллвуд, Дж. М. (2020). Роль брикетирования лома в снижении выбросов при производстве стали. Журнал чистого производства, 271, 122568.
