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英國耐火材料行業的前世今生
發布時間:2019-06-26 瀏覽量:40

原創—工業礦物網

以地理方位為主包括了英國和北愛爾蘭地區,以及愛爾蘭南部地區。主要覆蓋了該地區過去300年的耐火材料行業,以及現狀摘要和未來發展可能。

主要原料起源

如果只需要選擇一個詞來描述世界上任何地區的建筑業的形成年代,那么這個詞可能就是地質學。

前寒武紀主要發生在5億多年前,它涵蓋了世界進化生命的85%左右,當時地球的粘性地幔凍結,大陸形成,然后非常緩慢地漂移,它們或多或少占據今天的地理位置。這些形成當前大陸起源的陸塊含有火成巖和變質巖,它們構成了許多耐火原材料的基礎,這些原材料在過去的幾百年中開創了現代耐火材料工業。

倫敦帝國學院的研究人員認為,可能發生在大約45萬年前的冰河時代末期,當時多佛和加萊兩處的粉筆山脊被壓力所破壞。冰導致淹沒什么過去被稱為多格蘭,今天是北海。可能巧合的是,離岸60英里的多格爾區是英倫三島最大的地震地點,1931年里氏6.1級的地震震級是該地區的淺灘也是植物和動物化石遺跡的來源。現有證據似乎表明,英倫三島大多數天然存在的耐火材料原料,如二氧化硅、火粘土、白云石和其他礦物,主要發生在洪水事件發生前。蘇格蘭西南部的其他小礦藏,內赫布里底群島的木耳石,以及其他許多較小的發現,其中一些是寶石質量礦物,在過去三個世紀中被發現。

耐火材料工業的建立

不列顛群島耐火材料行業的記錄可以追溯到大約8世紀,在全國各地的許多地方都發現了耐火材料的蹤跡。有證據表明,在工業革命的早期,至少有200多家主要由家族所有和經營的小型企業存在,其中約50家位于蘇格蘭中部的粘土礦床上。

可悲的是許多公司是在1700年至1950年間成立和運營,有些信息顯示了它們的歷史和運營細節,但無法獲得詳細的發展情況。從當地歷史來源獲得的信息有限,盡管一些較新的信息仍然被記錄下來,甚至在少數情況下被記錄下來,這些資料是行業中年齡較大的參與者所記得的。這些公司今天都活不下去,生產商和安裝商現在都從極少數私營企業,轉到主要由大型跨國公司擁有的網絡上運營。

圖1:英國耐火材料生產和使用情況

在蘇格蘭的一家耐火磚博物館里有過去100 多年從全球各地的異國他鄉取回的2000多件展品,其中一些耐火磚是從遠在夏威夷的船只殘骸中,從運往日本的貨物中提取出來的,另一些則是從南美洲國家八個主要鐵路站點中的一些,這些鐵路站點提供蘇格蘭耐火磚以及其他大陸的許多老項目。遠東、中東和整個歐洲都有這樣的例子,這表明早期的英國耐火材料業務并非完全由帝國關系推動,而是通過企業在全球基礎上建立起來的。

英國確實是工業革命領域的領導者,18世紀開始于不列顛群島,20世紀中葉開始使用不同的技術。這種情況有一些共同的因素,其中包括商業上可行的鐵、煤和耐火粘土礦床。以及許多其他因素,包括政治穩定。耐火材料行業不僅支持這種工業化浪潮,而且在許多情況下實際上促進了它的發展,使新技術能夠根據需要迅速發展。

但是由于復雜性,在印度工業的發展過程中卻變為不可能。時間線必須覆蓋近300年,以及200多家公司的活動。這些公司在很長一段時間內直接和間接雇用了數千人。據估計,英國國內耐火材料總產量從非常低的水平上升到超過160萬噸/年,隨后下降到不足40萬噸/年。盡管這僅占世界耐火材料總產量的1%,但仍具有非常重要的貨幣價值。現在的英國市場已經從100%國內供給和高出口水平轉變為較低的國內生產和較高的進口水平。

為了開始了解英國耐火材料行業的起源、今天的發展方向以及未來的發展方向,可以更詳細地了解一些典型的公司。下面我來簡單介紹幾家典型的企業,其中一個雖不是大公司,但卻有著最廣泛的產品范圍。另一個是規模第二大的公司,也是英國最大的耐火材料公司,當時吞并了許多競爭對手,但現在卻被一家規模更大的跨國機構所吞并。第三家是規模較大,但集中度很小,比較傳統的企業。第四家是形式多變,業務多樣化,并開展很多高科技業務。

John G. Stein

在耐火材料行業歷史最悠久、記錄最好的公司之一是John G. Stein,成立于1974年,創始人的父親John Stein從一家蘇格蘭小型耐火磚廠的合伙人開始進入耐火材料行業。隨后采取了非常大膽的步驟移民到北美。他在費城定居,建立了自己的小磚廠,干得很好。隨后由于1861年內戰爆發,John Stein和妻子回到了蘇格蘭。那時的英國耐火材料行業也是剛剛起步,出于某種原因,從財政角度來看,蘇格蘭與南部各州的弱勢群體進行了一項重要的貿易,他們出售大量的耐火磚、鑄鐵件,甚至是運來的船只。

John Stein隨后成為愛丁堡附近溫奇堡磚廠的經理,他的兒子John為學徒。1882年10月John Stein去世,兒子提出繼承父親的職位,但是被廠里元老拒絕。父親過世后,小John Stein很快去到格拉斯哥附近的一個陶制管道廠工作。后來這家工廠被格倫博格聯合耐火粘土公司的主要股東詹姆斯·鄧納奇收購。當時小John Stein并不知道所在的公司將成為日后自己最大的競爭對手之一。他們還將成為大型通用耐火材料集團的一部分,該集團最終將在許多年后的1970年從他的繼任者手中被收購,并將最終被Gr-stein耐火材料公司收購。在一次意見分歧之后,小John Stein對老板詹姆斯·鄧納奇的命令感到失望,于是他走了,隨后開始自己創業。隨后的幾年,在20世紀上半葉,他們多次成為對手。

1887年,小John Stein在邦尼布里奇(Bonnybridge)的高處開了一條淺礦井,在那里發現了大量的粘土和煤。1888年,第一座窯爐建成。公司發展很快,很多英聯邦國家都成為了他公司產品的銷售地,這些國家需要耐火磚來制造鐵、鋼、玻璃、水泥、銅、鋁以及煤氣和電力等公用事業。小John Stein多樣化經營,在離他最初開始工作的地方大約十英里的地方開了錨磚廠。在其鼎盛時期,產量達到每周15萬塊磚的峰值。

在此之后不久,小John Stein的高級領班憑借其機械工程技能成為了合作伙伴,將公司進一步大規模擴張。這次擴建最初包括1903年在Castlecary建立新的總部,實驗室和工廠。這家工廠位于Forth和Clyde運河的岸邊,然后是西部Clyde河上繁忙海港之間的主要交通樞紐。由Stein家族,當地投資者和蘇格蘭銀行資助的這家工廠在1927年John G. Stein去世之前成為英國最重要的耐火工廠之一。

一般耐火材料(GR)

在格倫博伊格建立的耐火磚廠自1830年以來一直經營,主要服務于格拉斯哥南部的鋼鐵工業,直到詹姆斯·鄧納奇和他的合伙人在1865年合并了格倫博伊格消防公司時公司才開始經營,真的成長。他們一度經營三個礦山和四個工廠。其中一座擁有自己的礦藏廠位于城堡卡里安托寧城墻上的一座羅馬堡壘上。合作伙伴于 1875 年離開,并建立了另外三家火磚廠。隨后原來的公司更名為格倫博伊格聯合消防公司,所有這些工廠都繼續繁榮起來。

一般耐火材料于1900年成立,原名為Worksop Brick Company。1920年,他們與Kelham島的一般耐火材料公司合并,并于1929年將該組織的名稱更改為一般耐火材料。他們購買了大約十幾家其他礦山和相關的耐火材料公司,例如Backworth的Fosters,投資于Worksop的original工廠,并在Bawtry建造了一個新的工廠來制造陰極碳塊。與德國和法國當時可獲得的碳塊相比,碳塊的尺寸有限,因此在小直徑高爐的爐膛中使用有限。然而,對于鋁電解電池陰極塊來說,它們是理想的,前兩年的工廠生產在生產實際開始之前就已售罄給北美鋁生產商。

The Steetley company

Steetley 公司首先在 Worksop 附近的同名村莊經營一個小采石場,主要供應石灰石和多洛馬,這些礦石最終通過在英格蘭北部的 Worksop 和 Coxhoe 的回轉窯中加工和燒制而生產。該公司收購或合并了幾乎所有生產類似原材料的采石場。在20世紀30年代中期,產量超過10萬噸/年。

他們還收購了兩座磚廠,并在1937年在哈特勒普爾經營了一家海水鎂廠。他們幾乎完全依賴鋼鐵工業,而且出口到英國以外的的地區。該集團在1992年被雷德蘭接管,馬格尼西亞工廠被剝離到Britmag和磚廠合并到J.E.貝克。2002 年,Britmag 向 CJC 銷售一空,但 CJC 于 2005 年關閉了該工廠。貝克耐火材料成為LWB,現在是RHI的一部分。

J & J Dyson (J& J戴森)

戴森最初于1810年在謝菲爾德附近的斯坦寧頓成立。1840年合并為J& J戴森,當時老板是一名農民和磚匠,退休后將公司留給他的兩個兒子約翰和喬納森。戴森在洛馬斯家族的所有權和控制之下,在20世紀50年代末和60年代初經歷了大規模的擴張,到這個時候,戴森已經發展到包括三個大型磚廠,每個都配備了現代化的燃氣隧道窯,以及另外10個用于特殊產品的間歇性窯爐。戴森的主要下游應用市場是英國鋼鐵業,整個20世紀70年代,該集團一直專注于該市場。

戴森的首次重大收購發生在1962年,當時該公司收購了競爭對手陶瓷控股公司。陶瓷控股公司主要由蘇格蘭的詹姆斯·道格爾和特倫特郡斯托克的鉆石粘土公司合作。道格拉斯最終擁有兩個擁有多個窯和三個粘土礦的工廠。

戴森在20世紀90年代將其蘇格蘭工廠出售給Foseco。Vesuvius關閉了新的西部工廠,舊的東部工廠在2008年出售給了RHI,并升級為鋼鐵行業生產滑動門系統的工廠。平均而言,1965年,戴森仍在尋求擴張,這一次,他購買了荷蘭皮克福德的多數股權,并在1966年獲得了完全所有權。這兩家公司已經有一段時間享受了某種程度的合作,而且荷蘭皮克福德的加入使戴森得以擴大其耐火材料的范圍。戴森的目標是在20世紀60年代末耐火材料業務的進一步增長。

其他公司

對于英國耐火材料行業來說,規模較小但意義重大的公司包括BSF,該公司于1874年由謝菲爾德的阿扎里亞格里菲斯(Azariah Griffiths)和蘇格蘭屠夫亞歷山大懷特(Alexander Whyte)合伙成立。格里菲斯于1887年成為唯一的一員。

Bonnybridge Silica&Fireclay Co公司,成立于1906年。公司繼續發展為有機盟友,通過收購,直到1961年,公司被Scotcros有限公司和重新命名的Bonny Bridge耐火材料有限公司收購。1972年,公司被出售給Hepworth陶瓷控股公司,到1980年,公司結業。

康賽特耐火材料由康賽特鋼鐵公司于1952年成立,以滿足其自身和其他地方的需要。當康塞特被國家化時,他們被轉變為英國鋼鐵公司的耐火材料部門。耐火材料廠被Gr-Stein接管,隨后于1986年永久關閉。

機構

在該行業發展的過程中也創建了一些組織來支持參與者。比如蘇格蘭耐火磚制造商協會。英國耐火材料協會,到2002年被分為英國耐火材料和工業陶瓷協會。耐火材料用戶聯合會成立于1947年,代表建筑行業的主要行業客戶,令人驚訝的是,這些公司在服務鋼鐵行業方面的參與程度很低。

1948年,英國陶瓷研究協會在斯托克成立。主樓于1951年12月由愛丁堡公爵H.R.H.正式開放。該組織繼續作為BCRA或CERAM,直到2014年成為Lucideon,現在其職責范圍比Refrac更廣。

協會從事耐火材料研究、設計、生產、安裝或使用工作。人員擁有許多不同的資格和經驗,但在1961年12月耐火材料工程師學會成立之前,沒有一個專門針對個別成員的組織。IRE沒有授予資格,但曾一度致力于促進其成員的外部NVQ資格。它主要通過廣泛的分支機構結構以及年度股東大會和年度會議提供了一個聯網機會。

終端應用

同樣地,如果只有一個詞可以用來描述耐火材料生產和使用所進入的成熟階段,那么這個詞可能就是最終用戶。耐火材料生產商目前更關注的是靠近改變的終端用戶群。這部分是由于先進技術耐火材料產品使用率低,以及天然耐火粘土的替代和進口高均勻質量原材料或各種合成原材料的優勢導致改變。整個工業,例如消耗大量噸級硅磚的天然氣生產,已經消失,在某些情況下被核能取代,因此對耐火材料的使用量非常低。英國生產商在世界各地向許多耐火材料工業和基礎設施不發達的國家銷售大量噸耐火材料的時代已經基本過去,幾乎每個工業化國家現在都有能力生產自己的耐火材料系列。一般來說,耐火材料的使用可以用一些最新的信息來說明(圖2)。

圖2:英國耐火材料的用途分類

數據來源:www.refractories-worldforum.com

鋼鐵行業

鋼鐵行業一直是耐火材料的最大下游消費,因為它本身就是一個非常大的行業,而且因為鋼鐵應用中的耐火材料壽命通常相當短。目前世界上鋼鐵產量略低于1700萬噸,英國產量約為750萬噸,但并非全部使用。

蘇格蘭的耐火粘土礦床東北部的硅質含量較高,西南部的氧化鋁含量較高。在北端,這些耐火粘土主要用于許多鑄造廠的煉鐵,這些鑄造廠有兩個高爐,但主要由冷風沖天爐和最終的感應爐組成。

在英國,鑄造廠從原來的2000多家減少到目前的500多家。化鐵爐每天修復,每年重建一次。在礦床的南部,來自南威爾士的鋁土磚補充了來自南威爾士的二氧化硅。在格倫加諾克(Glengarnock)的鋼鐵生產,在1843年至1985年間,工廠內加工了當地可用的鐵礦石礦床。有14座高爐為4個Bessemer轉換器提供服務,但最終在英國鋼鐵的帶領下,工廠升級了3個150噸開爐和250噸攪拌機,年產量近0.5億噸。

在莫特韋爾地區,科爾維爾斯拉文斯克雷格工廠生產了超過300萬噸的鋼鐵,有兩個大型高爐、三臺BOV、一臺大型攪拌機、五個開放式爐、一隊魚雷和鋼包、浸泡坑和再加熱的爐子,生產出鋼。汽車和白色家電行業的線圈。隔壁是造船重板的工廠、用于輸送水和天然氣的無縫管、用于建造和運輸的橫梁和鐵軌,以及重型鑄件的大型鍛造廠和合金鋼電爐廠。

因此,很容易理解鋼鐵行業是如何支持一個相當大的耐火材料行業的,尤其是此時耐火材料的消耗量可能超過20公斤/噸的鋼鐵產量。但是,事實上,這些生產能力都沒有保留下來,在一些其他的英國鋼鐵廠,工藝的升級和耐火材料質量的進步導致每噸鋼材的耐火材料消耗量在某些情況下低于10公斤。這有效地摧毀了那些依賴鋼鐵工業進行日常業務的國內公司。有趣的是,由于對大型基礎設施項目的投資以及進口替代,預計到2030年,英國的鋼鐵產量將回升至800萬噸左右。

目前運營的最大工廠是位于南威爾士的蒂森塔塔工廠,產能為400萬噸,其次是英國鋼鐵公司在斯昆索普的工廠,產能為300萬噸長產品。還有20個較小的產品生產商,從航空航天合金到磨球、鋼筋和熔煉鋼纖維。耐火材料供應商進入市場的一條途徑是鋼鐵公司將一些單位的所有權,如鋼包車隊讓給供應商。然后,供應商維持服務包,并支付與生產的噸位有關材料的成本。然而,對于耐火材料供應商來說,這似乎很少能很好地發揮作用。

礦產品

17世紀,英國皇家學會會員約瑟夫·莫森(Joseph Moxon)出版了一本書,其中包含“只有少數熟練的磚匠才知道的迫擊炮秘方”。18世紀專利到期后,許多公司在泰晤士河附近地區和肯特的麥德韋地區建立了生產水泥的工廠。所有這些活動都極大地促進了耐火材料的生產。100個左右各類非旋轉水泥窯的生產線,這些窯在運行中,總共生產了約12500萬噸水泥。聯合波特蘭水泥有限公司最終成立于1900年,合并了24家水泥公司,共經營35家水泥廠,其中兩家位于倫敦以東的泰晤士河和梅德韋河口。

1900年英國水泥行業計劃統一整合,消除競爭和進口。但是合并計劃失敗,因為許多倫敦以外的小公司拒絕合并,最后還有7家公司推出。新成立的APCM,其水泥生產力占全英的70%。1911年,盡管APCM的水泥生產力已經占全英的80%,但是再次合并失敗。1978年功能室更名為Blue Circle,在2001年被Lafarge接管。

目前有六家公司,總計15家工廠。在英國CRH被Tarmac運營,擁有44個工廠,總產量約為500萬噸。Quinn公司也有兩家愛爾蘭工廠,但只有一家在運營。海德堡水泥公司旗下的漢森在Ketton、Padeswood和Rib-Blesdale擁有三家工廠,總產量約為300萬噸。Cemex UK在Rugby和South Ferriby擁有兩家工廠,總產量約為200萬噸。

因此,不列顛群島目前的水泥總產量約為1300萬噸/年,有三個主要石灰生產商,整個不列顛群島礦物加工行業目前每年可生產1500萬噸的產品。如果每1噸水泥的耐火材料的額定用量高達1千克,則耐火材料的消耗量非常大。一半的耐火材料消耗用于制磚,其中大部分是進口。其余的用于不定型耐火材料,其中不到一半是國內制造。也可由國際集團采用最新技術進行安裝,如噴射混凝土或預制形式的多粘度澆注料。耐火材料供應商進入市場的一條途徑一直是與原始設備制造商建立密切的關系,但許多原始設備制造商現在只指定由客戶直接采購的批準產品。大多數窯爐每年至少關閉一次主要維護,通常持續兩周或兩周以上,在這段時間內,耐火材料進行了大量的維修,因此供應商目前的市場銷售途徑通常是通過專業安裝商。大部分大型維修的安裝能力也來自英國境外。

有色金屬

盡管英國的四個初級冶煉廠中的三個已經關閉,而且初級產品生產也從最初的30萬噸下降到約4萬噸,但是鋁仍然是英國的主要生產品。該行業約有125家公司,其中只有十幾家對對熔爐有耐火材料要求。其中一些工廠仍在全面運營,包括Novelis位于War-Rington的工廠,產能約為15萬噸,Elval集團的Bridgnorth鋁廠生產5萬噸,Lochaber的Liberty House生產4萬噸,還有金屬產能,以及Wrexham的Hydro和其他7家工廠。鋁工業中耐火材料消耗量的一個估計值約為5 kg/t金屬,但從電解槽到各種類型的熔化器和保持器,許多不同的爐型之間明顯存在巨大差異。大多數鋁爐每年至少檢查和維修一次,主要的再處理間隔稍長。大型預制塊系統延長了爐齡,從而降低了使用耐火材料的噸數。

由于預制塊的設計非常復雜,而且對原材料的純度要求很高,因此耐火材料的平均成本增加了,而服務成本不一定。在鋁工業中,原始設備制造商是耐火材料銷售的重要渠道,通常合格的安裝商都有維護合同,這會導致持續的維修需求。

玻璃

英國的玻璃行業目前每年生產近300萬噸玻璃,其中60%為容器玻璃,30%為平板玻璃,10%為特種玻璃和纖維玻璃。每噸玻璃的生產大約需要5公斤的耐火材料,但實際消耗量在熔鑄材料和消耗品等項目之間也存在巨大差異。如前所述,英國有兩種成分能夠滿足玻璃行業的一系列要求,但目前大部分國家的需求是進口的。建造和修復主要玻璃熔爐所需的熟練工人也往往是歐洲人。這并不意味著這些技能在英國并不存在,但只意味著其中的不足。

綜上所述,英國耐火材料行業表面萎縮和減產,并不意味著銷往,而是通過國情了解耐火材料行業的前世今生,更好的分析出未來發展。今天已經沒有人使用手推車,甚至是汽車,因為很多電商可以代為處理,這不是反應某一個行業的消失,而是現在的事情和過去做法不同。

事實上,通過更好的了解,行業生產,設計工程和安裝知識等,才能更好的從本質上提高耐火材料產品的質量。
許多新的耐火材料是由精選的甚至合成的原材料制成的,因此不再在粘土層附近生產,而是在靠近消費者的地方生產,或者在許多情況下從新的生產中心進口給消費者。據稱,今天生產的耐火材料中,約有40%是中國制造的,其余的約40%是來自中國的原材料。

行業參與者都知道,英國已經不再是耐火材料的主力軍,它是進口商,但卻在耐火材料研究,工程,發展方面進步和發展。耐火材料行業本身也在以不同的方式繁榮起來。只要社會需要鋼鐵、有色金屬、水泥、玻璃、陶瓷和石油化工,對耐火材料和耐火材料工程仍然有要求。反之,由于科技的發展和社會的進步,更少,更精致,更高質量的耐火材料成品將是未來發展的趨勢。


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