ArcelorMittal在印第安纳州的Harbor轧钢厂需要与时俱进。AMS一探究竟

Indiana Harbor, ArcelorMittal

ArcelorMittal在印第安纳州的Harbor工厂员工数量超过4,200名,该厂已经生产钢铁超过100年了。据长铁厂老员工,同时也是公司副总裁兼总经理的Wendell Carter称:“印第安纳Harbor工厂是北美最大的综合性钢铁生产厂,拥有3个高炉(其中一个是北美最大的)、1个扁钢热压机,为器具、汽车及建筑业客户提供各种产品。”工厂使用的铁矿石的35%来自公司在Minorca, Minnesota的铁矿,以及Cleveland Cliffs(双方拥有合约)。

Carter强调称,工厂目前能够生产640万吨板坯,而在2008年金融危机之前的产量是900万吨。自经济低迷以来,美国钢铁业已经被改造,印第安纳Harbor曾出现了推动重要生产资产发展的助力。一部分助力就是将重点重新放在精加工,扁钢热压机也从两个缩减到一个。

生产先进钢工厂曾经得到8,200万美元的投资,Carter说大部分用在建设新的自位轮。他还补充说,印第安纳Harbor已经成为高强度钢的领先生产商,大部分产量都为汽车业供应。

工厂的一个重大发展就是MartINsite钢。该产品的强度能从900Mpa达到1,700Mpa。工厂生产的关键就是No.3 CAL线水淬火系统,其高度冷却率能够满足MartINsite的需求。这种钢材用于汽车抗入侵应用(保险杠、车门横梁和顶部桁材),可以冷轧或电镀锌。


BOF中没有加上合金,因为汽车业用钢材中的碳含量,大约4%,需要降到0.035%,才能提高成品钢的可塑性。


No.3轧钢厂的众多大型建筑中包括碱性氧气转炉(BOF),在这里铁水从鼓风炉倒入一个铁水罐中(通过喷口区分)。然后为了清除硫,还要加入镁粉和石灰。通过一个化学反应,这些材料就与硫混合,飘到表面,成为炉渣。巨大的铁水罐向前倾斜,炉渣用机械耙剔除。在BOF里,多数杂质都被提取,然后根据生产的钢材,加进去诸如碳、镁、硅和铝等材料。

Slag, ArcelorMittal Indiana Harbor

炉渣在制钢过程中被挑出来

BOF在铁的合金化过程中完成90%的工作,然后就由钢包冶金设备(LMF)“修正”温度和化学剂,让他更加稳定。然而,BOF中没有加上合金,因为汽车也用钢材随着铁中的碳含量,大约4%,需要降到0.035%,才能提高成品钢的可塑性。通过向铁水里引进氧气的方法降低碳成分。

LMF的提纯水平进一步提高在工序的第二部分,根据客户的要求,在LMF中对钢进行进一步加工。这个设施包括两个钢包加热炉和一个真空除气器。公司已经投资购进一个自动化钢样品处理系统。用一个探针去除钢渣样品,仔细检查钢的化学属性;在分析的过程中使用计算机模型,只需要3分钟。通过这个过程,可以对制造的钢材进行调整。

增加投资之后,合金工具箱的数量翻番,达到18个,并提高了合金传递系统的效率,以及调整钢材化学成分过程中的准确度。钢材通过三阶段电极重新加热,之后合金根据需要增加,钢材通过电磁波系统搅动。再使用电磁场搅动钢,阻止钢渣覆盖在表面,下面的钢水就不会暴露在氧气中。

通过这个流程,精炼钢就转移到两个连铸机中的一个。公司还投资绳子了No.2连铸机,并使用最新技术提高效率和灵活度,包括一个先进喷射冷却系统,更好的控制裂缝。有人说,这个连铸机能够生产更多系列钢材。在这里,钢水被倒入连铸机里的铜线水冷却套中,经过滚筒塑形钢锭的时候,会在金属上形成冷却外层。之后热板坯会按照一定长度切割并储存,并在扁钢热轧机中加工。

在扁钢热轧机中对板坯再加热在80英尺长的热轧带钢线上(是指最大宽度为80英尺),板坯要在一个步进式加热炉里以2,300°F高温再加热,然后放在滚筒传送机上,带着经过多个阶段。“步进式加热”是描述板坯是如何“走着”经过加热炉的,这里采用旋转式加热。这种技术与原来的推进式加热炉相比,提高了熔炉的能源效率,并降低了表面变形,这在目前很重要,因为客户对表面质量要求很高。

生产线在印第安娜Harbor被称为“强大的80”,它绵延半个英里长。顺着这个线路,成批的板坯走过很多的滚筒和冷却加工,并将钢材打造成所需要的宽度。首先,粗轧机滚压热板坯,将厚度从10英尺压缩到1.25英尺。在精轧机里,1.25英尺后的板坯根据客户需求进一步减少厚度。这里要进行一系列的滚压操作,同时要仔细管理温度和钢条的尺寸。然后,精制钢被卷子来冷却,准备运输。

 

东芝加哥研发中心

ArcelorMittal东芝加哥研发中心进行50周年庆典,回顾公司确立方案供应商地位的例程。在轧钢厂的生产操作非常明显的是需求的改变,更升级的市场复杂性与产品多样性,甚至是汽车业这样的单一产业也是如此,产品发展非常快。

研发中心的特点是,轧钢厂生产工艺的规模尺寸变小,比如熔炉、逐渐和热扎带钢线。这样,任何品种的心刚才都可以进行少量生产,同时使用高产量生产才使用的工艺。

R&D, ArcelorMittal ArcelorMittal的研发中心分部正在探索新的汽车结构

新的汽车结构与汽车应用相关的很多开发项目都在如火如荼地进行。S-in motion仍在继续,这是一个开发轻型汽车结构的项目。在第一阶段,法国、加拿大和美国的研究中心互相建立联合项目,重点是C-段汽车。

研究对象是汽车构架的所有零部件,一次决定钢材组件是否具有刚度或强度限制。这里,公司计划了具有43个方案的“目录”,用于改进结构上不同区域。其中包括使用更多的冲压加强钢以及先进高强度钢,两者可以使白车身结构的重量减轻16%。

重点是越野车和电动车公司称,轻型S-in motion结构进行了碰撞试验,已经达到或超越了安全标准,这些方案可以为汽车制造商所应用,但生产成本没有明显增加。据研发中心副总裁Gregory Ludkovsky称,该项目现在的重点是轻型卡车和SUV应用,而且公司正在为电动车结构设计一个全新的理念。

耐冲击车门另一个有趣的开发项目,就是生产轻型耐冲击车体外板。在参观过程中,AMS看到了一批汽车门板样品,这是在公司在欧洲实验室特备冲压制作的。这些样品是由轻型(0.5毫米)高强钢制作而成,钢材的内表面喷涂了一种特殊的增强型涂料,该涂料是由一家合作公司开发。这些进行中的试验决定了涂料的有效性,将来用于板材的不同区域。

其他开发领域还有:热镀锌涂层实验室,喷漆工艺可以在新的钢材中进行试验;对不同的钢材上进行腐蚀试验,可以在多种应用的环境中使用;还有一个焊接实验室,对不同钢材的焊接性、焊接强度和点焊端服务生命进行测试。

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