美国大河特种钢在阿肯色州的智能化电炉钢厂人均产钢量高达3720吨/年，如何做到的?
2016年底，美国废金属回收和钢铁生产商大河特种钢铁(Big River Steel，BRS)在阿肯色州的智能化电炉钢厂(一期)正式投产，年产量为160万吨，员工数仅为430人，人均产钢量高达3720吨/年。
美国每年的电炉钢总产量超过5000万吨。大河特种钢铁的这座电炉仅是美国众多电炉钢厂中的一座，但却助推美国电炉钢占粗钢总产量的比例在2016年底达到了新高——67%，比本世纪初(2001年)的47.4%提高了近20个百分点。
根据世界钢铁协会公布的数据，2016年中国电炉钢占比仅为5.2%，比本世纪初(2001年)的15.9%下降了10个百分点，离中国《废钢铁产业“十三五”发展规划》中提出的“到2020年炼钢的废钢比要达到20%”这一目标越来越远。
这“一增一降”反映出过去十多年来中美钢铁发展路径的差异，但也昭示着未来的路也许有相同之处。日前，大河特种钢铁首席执行官大卫·斯蒂克勒(David Stickler)在接受《中国冶金报》、中国钢铁新闻网记者采访时着力对此进行了阐述。
▲ 图为大卫·斯蒂克勒
美国的电炉钢之路
美国钢铁业的发展并非一开始就“主打”电炉钢。在过去的几十年，思维模式的转变使美国钢铁业更倾向于采用基于电炉的小型钢厂。
“美国在1962年建了最后一个大型综合钢厂，之后的钢厂全部都是以绿色环保的电炉钢厂为主。”斯蒂克勒告诉《中国冶金报》、中国钢铁新闻网记者。
根据世界钢铁协会的数据，直到上世纪70年代中期，美国电炉钢占粗钢总产量的比例仅约20%。随后经过约20年(到1995年)的发展，这一比例突破40%，并于2009年突破60%，到2016年达到67%。
在1998年~2003年间，美国国内钢铁行业经历了大规模的合理化改革、重组和兼并，导致许多基于高炉(BOF)一体化的大型钢厂关闭。小型电炉钢厂受益于美国国内钢铁行业的重组，以及电炉技术发展带来的效率提高使其能够与一体化大型钢厂分庭抗礼。
与许多在生产过程中消耗煤炭、铁矿石和焦炭的一体化大型钢厂不同，小型电炉钢厂采用废金属、生铁块、直接还原铁和热压铁作为主要原材料。斯蒂克勒认为，小型电炉钢厂主要有三方面的优势：经济节能、循环利用和绿色环保。
他表示，目前美国的螺纹钢100%是由废钢生产并循环利用的，扁平材中的约55%由废钢生产，剩下的45%由大型高炉钢厂生产。
“我们认为，未来10年内，通过大型高炉钢厂生产扁平材的比例会降低至25%，那些钢厂的竞争力会越来越弱，像大河特种钢铁这样的钢企会迫使这些转炉钢厂停产。”他说。
斯蒂克勒表示，在过去的六七年时间里，已经有约2500万吨的通过转炉生产的钢铁退出美国市场———伯利恒钢铁厂倒闭了、美国钢铁公司关闭了阿拉巴马州的生产线……美国有大量的废钢和充足的电力，未来是电炉钢的市场。
大河特种钢铁的人工智能尝试
引起业界极大关注的是，大河特种钢铁的人均产钢量达到3720吨/年，远高于长流程转炉钢厂的人均产钢量。他们是怎么做到的?
在美国，电炉钢厂的生产效率要高于转炉钢厂。以美国两大钢铁巨头的数据进行对比，2016年，美国长流程转炉钢厂的代表企业———美国钢铁公司(USS)的钢产量为1422万吨，在岗员工总数为29800人，人均产钢量为477.2吨/年;而美国电炉钢厂的代表企业———纽柯公司(Nucor)2016年的钢产量为2195万吨，在岗员工总数为23900人，人均产钢量达到918.4吨/年，几乎达到美国钢铁公司的两倍。
相比之下，大河特种钢铁的人均产钢量还要高出纽柯许多。据了解，大河特种钢铁将人工智能应用于钢铁生产，使钢厂达到最现代化的水平，不仅大大提高特种钢的比例和品质，还极大地提高了生产效率。
“我们用最现代化的设备，用很多的传感器贯穿在生产环节，形成一套完整的系统，来监控整个生产流程，包括温度、振动、压力等，能清楚地知道原料进去后出来的是什么产品，也能够预测到哪里可能会出现问题，哪里需要进行调整。这全部都是系统化的，一切都是为了提高产品质量和生产效率。”斯蒂克勒告诉记者。
他表示，基于全流程的智能化，大河特种钢铁在阿肯色州的电炉钢厂项目到二期完工投产的时候，总共只需要600多人，总产量能达到每年330万吨，人均产钢量讲进一步达到5000吨/年。届时，该厂将成为世界人均产钢最高的特种钢铁厂。
正因为大河特种钢铁厂技术的领先性，该项目获得了国际的认可与重视。该项目不仅被美国阿肯色州指定为全州首个“超级项目”，并且吸引了巴菲特名下基金的投资。在国外，该项目获得了德国政府的担保并由德国复兴信贷银行提供担保。多家国际著名的特钢应用企业，包括特斯拉、德国宝马、日本三菱、韩国现代等都是大河特种钢铁厂的首批客户。
斯蒂克勒强调，大河特种钢铁的核心技术是控制电炉钢生产的人工智能(AI)。“40年前，人工成本占到总投入的80%，20%是靠技术;但现在完全变了，90%是技术和AI，只有10%是人力的工作。”他说，“技术成熟和AI是未来钢铁生产过程中提高产品质量的关键。”
尽管中国钢铁业自本世纪以来发展迅速，但电炉钢的发展基本处于停滞阶段，电炉钢产量整体先增后减，占粗钢总产量的比例逐年下滑。不过，随着钢材积蓄量的增加和能源成本的下降，电炉钢在中国的未来充满机遇。
斯蒂克勒认为，中国如果继续用铁矿石、焦炭等通过高炉转炉生产钢铁，那会遇到各种环境问题，未来应大力发展电炉钢。
中国金属学会专家研究的数据表明，用废钢铁炼1吨钢比用铁矿石炼1吨钢可减少1.6吨碳排放、3吨固体废渣，可替代1.6吨铁精矿，可节约1吨原煤和1.7吨新水。
数据显示，“十二五”期间，中国炼钢消耗废钢铁约4.4亿吨，比“十一五”的3.8亿吨增长15.8%，用废钢铁炼钢数量约占“十二五”粗钢总量的11.5%，与铁矿石炼钢相比共减少7亿吨CO2的排放，减少13.2亿吨固体废物排放，节省原煤4.4亿吨。2016年，中国废钢铁消耗9010万吨，增幅为8.16%。工信部在去年发布的《工业绿色发展规划(2016-2020年)》中提出，到2020年，废钢铁回收利用量达到1.5亿吨。
“再有五六年的时间，中国的废钢供给将进一步增长，那时候就会有大量废钢可以用来进行生产，不需要进口了。”斯蒂克勒对记者表示。
与此同时，他表示，钢铁生产如果转换到电炉，遇到的问题就是如何生产和供应电力。“每生产350万吨钢铁，需要400MW的电力。如果要用电炉生产4亿吨钢铁，得需要多少电力供应?这确实是一个需要解决的大问题。”他说。
不过，有专家表示，中国电力供应已经进入到全面过剩的时代，结合当前各地已经在试行的直供电和大用户直购电等政策，电炉炼钢未来的发展预计不会受到电力供应和价格的太大制约。
斯蒂克勒预计，未来十年内，中国的高质量钢材产品和汽车都会在美国市场进行销售。
