În calitate de proprietar al unei afaceri de furnizare de lianți pentru brichetarea deșeurilor de oțel, primesc această întrebare tot timpul, de obicei de la producătorii de țevi, procesatorii de deșeuri sau metalurgiști care s-au săturat să se ocupe de materii prime inconsistente și costuri de producție în creștere. Când am început, am presupus că răspunsul a fost un simplu „nu”, dar în ultimii 12 ani în această industrie, am învățat că linia dintre brichetarea deșeurilor și producția de țevi de oțel este mult mai neclară decât cred majoritatea oamenilor. Să dezvăluim acest lucru, pentru că adevărul nu este doar da sau nu, ci este despre modul în care utilizați acel liant și de ce alegerea celui potrivit ar putea de fapt să vă eficientizeze operarea conductelor.
Mai întâi, să trecem pe aceeași pagină despre ce este brichetarea deșeurilor de oțel și ce necesită producția de țevi de oțel. Pentru cei nou în spațiu, brichetarea deșeurilor de oțel este procesul de transformare a deșeurilor de oțel libere, adesea neuniforme (din piese vechi de mașini, resturi de construcții, deșeuri industriale) în brichete dense și uniforme, utilizând presiune mecanică și un agent de legare. Scopul este de a crea un material care este mai ușor de transportat, care are un conținut mai mare de metal și este mai puțin predispus la oxidare decât resturile. Pe de altă parte, producția de țevi de oțel implică topirea materiilor prime (uneori fier vechi, uneori fontă, alteori aliaje) în oțel topit, apoi modelarea acelui oțel în țevi prin procese precum laminarea fără sudură, sudarea cu rezistență electrică (ERW) sau sudarea cu arc submers (SAW). Produsul final are nevoie de proprietăți mecanice specifice - rezistență ridicată la tracțiune, rezistență la coroziune, grosime uniformă a peretelui - în funcție de faptul că este vorba despre petrol și gaze, instalații sanitare sau infrastructură.
Mulți producători de țevi cu care vorbesc sunt sceptici, deoarece au avut experiențe proaste cu lianții generici. Ei vor testa un liant ieftin care funcționează pentru brichetare, doar pentru a descoperi că atunci când topesc brichetele pentru producția de țevi, liantul lasă reziduuri nedorite: exces de sulf, azot sau cenușă care încurcă chimia oțelului. Este o preocupare valabilă. Oțelul pentru țevi este adesea oțel slab aliat sau carbon, cu specificații stricte pentru impurități - de exemplu, țevile API 5L pentru petrol și gaze necesită niveluri de fosfor și sulf sub 0,03% fiecare. Un liant care adaugă chiar și o fracțiune de un procent de sulf poate trimite un lot de oțel topit direct la grămada de resturi.
Dar aici intervine experiența mea: nu toți lianții sunt creați egali. Am petrecut ani de zile rafinând lianții de brichetare pentru resturi de oțel pentru a evita exact această problemă. Să fim clari: liantul greșit vă va distruge producția de țevi, dar liantul potrivit o poate îmbunătăți. Cheia este că liantul este formulat pentru a arde curat în timpul procesului de topire, fără a lăsa reziduuri dăunătoare, întărind în același timp brichetele astfel încât să își mențină forma în timpul depozitării și transportului la moara de țevi.
Să parcurgem procesul pas cu pas pentru a vedea cum funcționează. Luați un producător de țevi ERW, de exemplu. Ei provin din fier vechi de oțel, îl prelucrează pentru a elimina contaminanții nemetalici (cum ar fi plasticul, cauciucul sau cuprul), apoi se amestecă într-un aliaj (poate ferosiliciu, mangan) pentru a obține compoziția chimică potrivită. În multe cazuri, ei încă folosesc resturi libere, ceea ce înseamnă că trebuie să încarce mai mult material în cuptor pentru a obține același conținut de metal, deoarece deșeurile libere au goluri de aer. Dacă trec la deșeuri brichetate, pot încărca cu 20-30% mai mult metal în același spațiu al cuptorului, ceea ce crește eficiența. Dar brichetele trebuie să rămână împreună până când se topesc. Acolo intervine liantul.
Am văzut că producătorii de țevi folosesc cu succes lianții noștri de brichetare pentru resturi de oțel aici, dar numai dacă își ajustează ușor procesul de topire. Liantul este de obicei un compus organic sau modificat care se descompune la aproximativ 800-1000°C, care este chiar sub temperatura la care oțelul începe să se topească (aproximativ 1500°C). Deci, în timpul fazei de preîncălzire a cuptorului, liantul arde complet, fără a lăsa cenușă sau reziduuri. Cheia este că liantul nu adaugă niciun element dăunător - fără sulf suplimentar, fără clor, fără metale grele. De aceea, testăm fiecare lot de lianți noștri pentru nivelurile de impurități, deoarece chiar și o creștere de 0,1% a sulfului poate duce la fisurarea la cald în zona de sudură a țevilor, care este un punct de defecțiune major.
Desigur, există cazuri în care un liant standard de brichetare pentru resturi de oțel nu este alegerea potrivită și aici intră în joc lianții metalurgici specializați. De exemplu, dacă un producător de țevi lucrează cu țevi din oțel aliat care necesită un control precis asupra conținutului de siliciu, liantul nostru special pentru pulbere de fier se potrivește mai bine. Așteptați, să ne gândim: atunci când amestecați resturi cu pulbere de fier pentru a ajusta conținutul de fier al metalului, acel liant este formulat pentru a funcționa cu particule fine de fier, creând brichete mai puternice fără a modifica chimia fierului. Nu este doar pentru pudra de fier; funcționează bine atunci când deșeurile sunt amestecate cu pulbere de fier pentru producția de țevi, deoarece nu introduce elemente suplimentare care ar arunca echilibrul aliajului. Apoi, există liantul cu pulbere de fluor, care este util dacă utilizați resturi amestecate cu spat fluor pentru a îmbunătăți fluiditatea zgurii în timpul topirii - ceva obișnuit în producția de țevi pentru aplicații grele. Spatul fluor ajută zgura să se separe de oțelul topit, iar liantul asigură ca spatul fluor și deșeurile să rămână amestecate în brichete, astfel încât beneficiile să nu se piardă în timpul transportului.
Un alt scenariu: dacă producția dvs. de țevi utilizează o mulțime de ferosiliciu ca agent de aliere, amestecarea pulberii de ferosiliciu cu resturi pentru a face brichete poate fi o schimbare. În loc să adăugați ferosiliciu ca ingredient separat în timpul topirii, îl puteți include în brichetă, ceea ce înseamnă că este deja distribuit uniform atunci când intră în cuptor. Liantul nostru de pudră de ferosiliciu este proiectat special pentru acest lucru - ține particulele fine de ferosiliciu împreună cu resturi fără a le face să se aglomereze în timpul topirii și nu reacționează cu ferosiliciul pentru a forma compuși nedoriți. Acest lucru duce la un conținut de siliciu mai uniform în oțelul țevii, ceea ce îmbunătățește rezistența și sudarea.
De asemenea, vreau să menționez Silicomangan Alloy Binder, deoarece silicomanganul este cel mai frecvent aliaj folosit în producția de țevi de oțel pentru a dezoxida oțelul și pentru a adăuga mangan. Dacă faceți brichete care includ resturi și silicomangan pentru a obține acel beneficiu de dezoxidare mai devreme în procesul de topire, un liant care funcționează atât cu resturi, cât și cu silicomangan este esențial. Liantul nostru din aliaj de silicomangan este formulat pentru a rezista la presiunea brichetului, astfel încât silicomanganul rămâne amestecat cu deșeurile și se arde curat atunci când este topit, lăsând silicomanganul disponibil pentru a-și face treaba ca dezoxidant. Acest lucru poate reduce cantitatea de silicomangan pe care trebuie să o adăugați separat, reducând costurile materialelor cu 5-10%, în funcție de dimensiunea operațiunii dumneavoastră.
Acum, ar trebui să fiu sincer cu privire la limitări. Producția de țevi nu este doar despre topirea oțelului, ci despre modelarea acestuia, sudarea și testarea calității produsului final. Chiar dacă liantul funcționează în faza de topire, acesta poate afecta alte părți ale procesului. De exemplu, dacă liantul produce prea mult fum sau fum în timpul topirii, poate cauza probleme cu emisiile din cuptor sau cu calitatea sudurii. Dar lianții noștri au o volatilitate scăzută, astfel încât produc fum minim, iar produșii de descompunere sunt în mare parte dioxid de carbon și vapori de apă, care sunt ușor de gestionat cu sistemele standard de ventilație a cuptorului. De asemenea, lucrăm cu producătorii de țevi pentru a ajusta doza de liant - de obicei 1-3% din greutatea deșeurilor - pentru a echilibra rezistența brichetelor cu arderea curată. Prea mult liant și s-ar putea să obțineți mai multă cenușă (deși este rar cu formulările noastre); prea putin, iar brichetele se desfac in timpul transportului, ceea ce incalca scopul.
Un alt punct: tipul de țeavă pe care o faci contează foarte mult. Țevile cu diametru mic pentru instalații sanitare ar putea fi mai îngăduitoare, dar țevile de grad API cu diametru mare pentru petrol și gaze au standarde stricte pentru rezistența la impact, rezistența la coroziune și integritatea sudurii. Am lucrat cu câțiva producători importanți de țevi ERW de-a lungul anilor care au început să folosească lianții noștri de brichetare pentru deșeurile lor și, după ce și-au testat produsele finale, nu au găsit nicio diferență în proprietățile mecanice în comparație cu utilizarea deșeurilor libere sau a fontului. În unele cazuri, brichetele au ajutat de fapt, deoarece densitatea uniformă a dus la o topire mai consistentă, ceea ce a dus la o chimie mai consistentă a oțelului și o calitate mai bună a sudurii. Acesta este un mare câștig - dacă puteți obține o materie primă mai uniformă, producția dvs. de țevi devine mai consistentă, ceea ce înseamnă mai puține rebuturi și costuri mai mici.
Să vorbim și despre cost, pentru că acesta este un factor important pentru majoritatea producătorilor. Deșeurile sunt adesea mai ieftine decât fonta, iar brichetarea deșeurilor cu un liant bun înseamnă că puteți folosi mai multe resturi în producția de țevi fără a sacrifica calitatea. Costul liantului este minim în comparație cu economiile din utilizarea mai mare a deșeurilor. Am avut un client anul trecut care folosea 40% fier vechi și 60% fontă pentru conductele lor API 5L X65. Au trecut la deșeuri brichetate cu liantul nostru și au reușit să crească utilizarea deșeurilor la 60%, reducându-și costurile materiilor prime cu peste 120 USD pe tonă de oțel. Acesta este un număr greu de ignorat. Și deoarece brichetele sunt mai dense, reduc timpul de încărcare a cuptorului cu aproximativ 15%, ceea ce se traduce printr-un debit mai mare al cuptorului - pot face mai multe țevi în aceeași perioadă de timp.
Dar iată greșeala pe care văd că o fac majoritatea producătorilor de țevi: ei presupun că toate lianții de brichetare sunt la fel, așa că îl aleg pe cel mai ieftin. Este o eroare costisitoare. Am avut clienți care au venit la mine după ce au încercat un liant ieftin care a lăsat reziduuri mari de azot în oțelul lor. Azotul provoacă îmbătrânirea oțelului, ceea ce îl face fragil în timp - vești proaste pentru țevile care trebuie să mențină presiune timp de zeci de ani. Lianții noștri sunt formulați pentru a minimiza eliberarea de azot în timpul descompunerii, motiv pentru care investim atât de mult în testare și controlul calității. Nu vindem cel mai ieftin liant de pe piață, dar vindem unul care funcționează pentru aplicații metalurgice precum producția de țevi, nu doar pentru fabricarea de brichete pentru transport.
Dar acoperirea de turnătorie? Stai, liantul de acoperire fără turnătorie este pentru acoperirea matrițelor, nu brichetarea deșeurilor, dar îl menționez pentru că unii le confundă pe cele două. Dacă acoperiți suprafața interioară a unei matrițe pentru turnarea fitingurilor pentru țevi, Foundry Coating Binder este produsul potrivit, dar acesta este un caz de utilizare complet diferit. Pentru ca brichetarea deșeurilor să fie utilizată în producția de țevi, doriți un liant care este proiectat să funcționeze cu resturi de metal și aliaje, nu cu acoperiri refractare.
Să abordăm și un mit comun: unii metalurgiști cred că orice liant va lăsa hidrogen, ceea ce provoacă fisurarea indusă de hidrogen (HIC) în conducte, o problemă majoră pentru conductele de petrol și gaz. Vestea bună este că lianții organici de înaltă calitate ca ai noștri nu adaugă hidrogen în cantități dăunătoare, atâta timp cât se ard complet. Ne testăm lianții pentru conținutul de hidrogen, iar formulările noastre au de obicei mai puțin de 0,5% hidrogen, ceea ce este cu mult sub pragul care ar cauza HIC. Cheia este să vă asigurați că liantul are suficient timp pentru a arde în timpul procesului de topire - majoritatea cuptoarelor cu țevi funcționează la o temperatură suficient de ridicată pentru o perioadă suficientă de timp încât lianții noștri să se descompună complet, fără hidrogen rămas în oțelul topit.
De asemenea, am avut povești de succes cu producătorii de țevi fără sudură, care au specificații chiar mai stricte decât țevile ERW. Un producător de țevi fără sudură cu care am lucrat se lupta cu materii prime inconsistente, deoarece foloseau resturi libere, care aveau conținut variabil de metal. Au trecut la brichetarea resturilor lor cu liantul nostru și, de asemenea, au adăugat liantul nostru special pentru pulbere de fier atunci când au nevoie să-și ajusteze conținutul de fier. Brichetele au fost uniforme, astfel încât conținutul de metal a fost constant lot după lot. Țevile lor fără sudură, care sunt utilizate în aplicații hidraulice de înaltă presiune, au acum o rată de respingere cu 10% mai mică datorită chimiei mai consistente a oțelului. Aceasta nu este doar o mică îmbunătățire - pentru o fabrică de țevi care produce 50.000 de tone de țevi pe an, aceasta înseamnă o economii de milioane de dolari în rebuturi.
Așadar, punând toate acestea împreună: da, liantul de brichetare pentru resturi de oțel poate fi utilizat în producția de țevi de oțel - dacă alegeți liantul potrivit, utilizați-l la doza corectă și ajustați ușor procesul de topire pentru a ține cont de descompunerea liantului. Vremurile în care lianții erau doar pentru a ține deșeurile împreună pentru transport au trecut de mult. Lianții metalurgici moderni sunt formulați pentru a lucra cu pulberi metalice, aliaje și resturi și pentru a îndeplini cerințele stricte de impurități ale producției de țevi.
Dar vreau să fiu clar și că aceasta nu este o soluție unică. Dacă sunteți un producător de țevi interesat să testați resturi de brichete cu un liant, trebuie să vă asociați cu un furnizor care înțelege atât brichetarea deșeurilor, cât și metalurgia, nu doar cineva care vinde lianți pentru brichetarea generală. De aceea, ofer testare personalizată a lianților pentru producătorii de țevi - putem lucra cu tipul dvs. specific de deșeuri, cerințele dvs. de aliaj și procesul dvs. de cuptor pentru a găsi liantul și doza potrivită. Indiferent dacă aveți nevoie de un liant general de brichetare pentru resturi de oțel sau de un liant specializat, cum ar fi Liant special pentru pulbere de fier, Liant cu pulbere fluorescentă, Liant cu pulbere de ferrosiliciu sau Liant din aliaj de silicomangan, putem adapta o soluție pentru operațiunea dumneavoastră.
Vorbesc adesea cu producătorii de țevi care ezită să încerce lucruri noi și înțeleg că calitatea este totul atunci când vine vorba de țevi. Dar datele arată că utilizarea lianților de brichetare formulați corespunzător în producția de țevi poate îmbunătăți eficiența, reducerea costurilor și îmbunătățirea calității produsului. Nu este vorba despre tăierea colțurilor; este vorba de utilizarea unui produs secundar (deșeuri de oțel) care este deja abundent și de a-l transforma într-o materie primă de înaltă calitate, care să răspundă nevoilor dumneavoastră de producție de țevi.
Dacă sunteți un producător de țevi obosit de deșeuri inconsecvente, costuri mari cu materiile prime și eficiență scăzută a cuptorului, vă încurajez să contactați pentru a discuta despre provocările dvs. specifice. Am ajutat zeci de mori de țevi să treacă la resturi de brichete cu liantul potrivit și sunt încrezător că vă pot ajuta și pe dvs. Nu vă mulțumiți cu lianți generici care nu au fost niciodată proiectați pentru aplicații metalurgice, cum ar fi producția de țevi. Investește într-un liant care funcționează pentru procesul tău, standardele de calitate și rezultatul final.
Referințe
- ASTM International. (2020). Specificații standard pentru conducte de conductă. ASTM A5L/A5LM-20. West Conshohocken, PA: ASTM International.
- Asociația Mondială a Oțelului. (2022). Utilizarea deșeurilor de oțel în producția de țevi. Bruxelles: Asociația Mondială a Oțelului.
- Liu, Y., şi colab. (2021). Efectele reziduurilor de liant asupra proprietăților mecanice ale țevilor de oțel de gradul API X65. Jurnalul de Metalurgie, 2021, ID articol 6678923.
- Cullen, JM și Allwood, JM (2020). Rolul brichetarii deșeurilor în reducerea emisiilor din producția de oțel. Journal of Cleaner Production, 271, 122568.
