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(jīng)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(jīng)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(chǎn)品結構多樣性的基礎上,增加上游原材料資源投資,從生產(chǎn)技術入手降低鋼鐵生產(chǎn)成本,努力擴張高附加值產(chǎn)品品種,延長產(chǎn)業(yè)價值鏈,在經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)單元及銷售中心,其業(yè)務主要有3部分:鋼鐵生產(chǎn)、鋼材深加工與下游產(chǎn)品、原材料供應。2012年產(chǎn)能2700萬t,鋼廠總體開工率保持在74%。據(jù)普氏能源公布的2012年鋼鐵公司粗鋼產(chǎn)量排名,紐柯公司2012年粗鋼產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品對紐柯的銷售產(chǎn)生了沖擊;(2)鋼材產(chǎn)品銷售平均價格下跌:盡管銷售給外部客戶的鋼材產(chǎn)品數(shù)量比2011年微增,但由于鋼材產(chǎn)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(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)紐柯公司2012年銷售鋼材產(chǎn)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(chǎn)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?lián)碛?3家短流程鋼廠,用于生產(chǎn)棒材、薄板、中厚板及結構鋼。2012年產(chǎn)能分布情況見表2。2.1trco和tcio紐柯薄板產(chǎn)品主要包括熱軋板、基板SURESTRIDETM、薄帶連鑄Castripue3eb產(chǎn)品、冷軋板、熱/電鍍鋅板。生產(chǎn)廠中包括4個普通薄板廠(總產(chǎn)能1080萬t)和2個Castripue3eb生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品。紐柯?lián)碛袃勺нB鑄Castripue3eb生產(chǎn)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(chǎn)。2.2工業(yè)設備現(xiàn)代化紐柯的13座棒材生產(chǎn)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(chǎn)能擴張及產(chǎn)線改擴建,使得鋼廠設備現(xiàn)代化,能夠在全球保持競爭力。其余的生產(chǎn)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(chǎn)品產(chǎn)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(chǎn)能,并且能夠生產(chǎn)質量更輕、強度更高、能用于更多領域的低成本產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)之前,主流的生產(chǎn)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(chǎn)成本低,能耗少等優(yōu)點。紐柯于1969年投產(chǎn)了全球第一個短流程鋼廠,年產(chǎn)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(chǎn)。很快這種經(jīng)濟可靠的生產(chǎn)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(chǎn)的短流程鋼廠。紐柯率先在超高功率直流電弧爐煉鋼生產(chǎn)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(chǎn)效率提高,生產(chǎn)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(chǎn)歷史上創(chuàng)造了多個第一,其中包括第一個實現(xiàn)薄板坯連鑄商業(yè)化生產(chǎn)。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(chǎn)工藝,該工藝投資少,產(chǎn)線建設周期短,占地面積小,生產(chǎn)成本低,經(jīng)濟規(guī)模靈活?？藙诟５滤咕S爾廠于1987年動工建設,總投資2.7億美元,設計產(chǎn)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(chǎn),成為世界上第一個用薄板坯連鑄技術生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)。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(chǎn)。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(chǎn)的專利。Castripue3eb目前可生產(chǎn)厚度在0.9~1.5mm的產(chǎn)品。已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)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(jīng)成功開發(fā)部分低碳鈮合金鋼種,鈮質量分數(shù)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(jīng)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(chǎn)。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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(xiàn)有的直接還原鐵DRI生產(chǎn)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(chǎn),采用氣基還原工藝Midrex。在經(jīng)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(chǎn)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?shù)氐统杀镜奶烊粴夤?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(chǎn),年產(chǎn)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(chǎn),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(chǎn)能250萬t,在目前全球產(chǎn)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(chǎn)的高度靈活性并且不需煤氣重整器,生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2進行捕獲和再利用,還可以獲得穩(wěn)定的經(jīng)濟效益。此前,阿布扎比的阿聯(lián)酋鋼鐵工業(yè)公司采用這項技術使產(chǎn)能達到200萬t/a。埃及Suez鋼公司在2011年底建成投產(chǎn)產(chǎn)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(chǎn)的DRI,與通過其他工藝生產(chǎn)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(chǎn)品金屬化率為96%,碳質量分數(shù)不低于3%。圣詹姆斯教區(qū)DRI生產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)600~700萬tDRI產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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,