电炉炼钢中关于废钢质量的管理论述

2016-10-29北京瀚川鑫冶工程技术有限公司张建国

资源再生 2016年2期

关键词：装料压块电耗

文 / 北京瀚川鑫冶工程技术有限公司张建国

电炉炼钢中关于废钢质量的管理论述

Discussion of the management of scrap quality in EAF

文 / 北京瀚川鑫冶工程技术有限公司张建国

本文简单分析了废钢质量对电炉炼钢的质量、能耗、物耗方面的影响，提出了要实现电炉炼钢的节能降耗必须要加强废钢的采购管理和废钢入炉的质量管理，并针对废钢的采购管理、质量控制、入炉结构配比等提出了一些具体的建议措施。

废钢质量节能降耗纯净钢

随着炼钢技术的发展，如真空技术、钢液吹氢、喷吹等炉外精炼技术、保护浇注、电磁搅拌技术等不断得到应用，钢铁工业已不仅仅只追求高产量。如何使钢中的总含氧量不断降低，夹杂物越来越少，钢水越来越“干净”，钢材性能不断改善，即用最经济的方法大批量、稳定地生产超纯净钢已成为当今世界钢铁工业最要的研究课题，，也是我国钢铁企业技术发展的焦点。

钢水纯净度是一个相对概念，要达到上述目标，不仅要有先进的管理理念、规范的操作规程、先进的技术措施，而且钢铁工业各工序的生产应当是以精料为基础，因为精料对于各工序来说是生产因素的内因，而内因在生产中是起决定性因素，如同巧妇难做无米之炊，控制好炼钢所用铁水及废钢的质量是生产纯净钢的关键之举。

一、废钢质量在电炉炼钢中的重要性

质量管理是一个系统工程，就企业而言，不论何时何地，只要有生产经营活动就存在质量问题。因此，可以说在一切生产经营活动中，任何时候都必须首先想到质量，把质量放到第一位。否则，忽视或违背了“质量第一”的方针，不仅违背国家的方针政策，而且也一定会受到生产经营和市场的惩罚。

抓产品的质量，不仅仅要抓生产的各环节，而且一定要从源头抓起，也就是从生产原料抓起，如果原材料不能有保证，生产工艺技术再好，也难以生产出优质的产品。所以说，要保证产品的质量，首先要保证生产产品的原材料质量，不同的原料质量就会产生不同的产品品质。

电炉炼钢是一个比较复杂的生产过程，其冶炼效果是企业管理、工艺技术、设备水平的综合体现。但在上述条件具备一定水平的条件下，对电炉炼钢所使用的一切原材料，特别是废钢料的质量管理和使用，将直接影响到单位电耗和其他各项主要技术经济指标。

炼钢电耗是生产成本的重要组成部分，电耗水平的高低不仅直接反映出企业的生产工艺水平，更直接关系到企业的市场竞争。炼钢工艺的生产成本构成主要为生铁、废钢、合金、电极、耐火材料、辅助材料、电能、维检和其他等费用。

我国目前主要的炼钢设备为转炉和电炉，基于冶炼原理的不同，转炉和电炉在主要的原料（生铁、废钢）配比有一定的差异，目前按理想状态下计算，转炉工艺一般需配置10%的废钢，而电炉工艺废钢的使用量占到70%，是目前废钢的主要消耗大户。

一般来说，对废钢管理和质量的好坏程度将影响电耗的15% 左右，甚至更高。而电炉炼钢最主要的耗能就是电能，因此加强对废钢料的质量管理是促进增钢和节电的重要一环。特别在当前，在这种内部需求不足、外部经济环境动荡的双重夹击下，我国的钢铁业面临着前所未有的困难，在目前钢铁业产能过剩、钢价长期低位徘徊、亏损不断登门告急的状况下，进一步加强对废钢的采购和管理，防止不法商人在废钢中掺砂、掺石、掺泥等非金属物，确保废钢具有一定的质量保证，确保炼钢业节能、降耗、增效具有重要的现实意义。

二、废钢质量对电炉炼钢的影响

废钢是电炉炼钢主要原料之一，可以说，如果没有一定的废钢质量保证，就不可能实现优质、高产、低消耗。废钢质量对电炉炼钢的影响主要表现为以下几点：

1.废钢料洁净度的影响

废钢如果不清洁、不干净，其带入炉内的杂质，特别是泥砂（主要含二氧化硅）和铁锈，在冶炼中就会增加渣量，降低回收率、降低炉渣碱度，加剧了对碱性炉墙的侵蚀，对电炉炉体寿命带来不利影响。

据有关资料介绍，如果废钢炉料少带入1% 的泥砂夹杂，就相对可少造1%的渣量，可节电4kwh/t。同样，炉料回收率每提高1%，将可降低冶炼电耗4kwh/t。此外，生锈的废钢含有不少结晶水，其主要成份为Fe2O3·2H2O，在冶炼中由于受热分解，将产生下列反应：

因此，铁锈多不仅会导致钢液中的含氢量增加，直接影响钢的质量，而且会降低钢和合金元素的回收率。

某炼钢厂由于所使用的废钢压块绝大部分都是由轻薄废钢和切屑组成，堆放时间较长，其锈蚀程度严重，加上部分掺假带来不利影响，后果相当严重：当年四月份，由于时值雨季，加上废钢市场供应紧张，废钢压块掺假现象严重，从而使5t炉和20t炉的废钢回收率比三月份下降 5.51% 和 6.41%，渣钢比分别高达45%和37%，从而使月产量也分别比三月份减少611吨和831吨。既直接影响钢产计划的完成，又造成冶炼电耗分别上升78kwh/t 和124Kwh/t，使济效益受到较大的损失。

相反，当年四季度该厂大抓废钢质量，并使入炉废钢打包压块比例由过去的 70% 降至 30%左右，加上各方面的管理工作有所加强，从而取得了明显的效果。钢铁料回收率已由前期的75%提高到80%，平均冶炼电耗下降37kwh/t，平均月产量增加149吨，可以说，综合效果是相当显著的。

图1 打包压块

图2 一级优质废钢（切头料）

图3 破碎废钢

图4 废钢剪切料

2. 废钢料干燥度的影响

入炉原材料干燥是炼钢生产中一个最基本的要求，如果入炉原材料含有大量的水份，对钢质量带来影响也是明显的，而为了排除水份，还直接影响到电耗的升高。根据理论计算，要排除炉料中1%的水份，最少要增加7Kwh/t的电能。

据测定，露天堆放的打包废钢压块含水份可高达3%左右，由此造成电耗升高也是不可忽视的。为此，如果能改善废钢结构及存放管理，努力减少废钢中的含水量是一个十分值得探讨的课题。尤其在南方，由于雨水多天气潮湿，废钢容易生锈，特别是轻薄料压制而成的废钢压块，堆放时间一长锈蚀更为严重，造成熔化时火焰大、熔清渣量多、废钢回收率低、冶时延长、电耗升高。下图为某炼钢厂成品废钢堆场的一些废钢炉料。

3. 废钢料中化学成分的影响

冶炼中对入炉废钢的化学成份应基本明确、且力求稳定，这对顺利冶炼非常重要。如果大量配入废钢压块，里面包的是什么东西，难于弄清，其化学成份难于掌握，所以经常易造成熔清含碳量过高或过低，给正常冶炼带来困难。

某钢厂电炉，由于使用的打包比压块较多、且质量不高，杂质较多及有害化学成分较多，曾出现月平均熔清含硫量高达0.146%，有的炉次高达0.4%以至 0.48%，熔清含磷量高达 0.2% 以上的也不罕见，从而造成冶时大大拖长，石灰用量和还原剂增加，电耗也增加。至于由于含铜量过高、造成整炉报废的时有出现。更为严重的是，由于冶时拖长易造成炉壳烧穿的现象，给人身安全和设备安全带来直接的威胁。可见，大量使用不明成份的废钢是不可取的，造成的后果和损害也是可想而知的。

4. 废钢料重量和外形尺寸的影响

对入炉废钢的重量和外形尺寸是有严格的要求。在电炉冶炼中，作为轻型废钢，其尺寸越小，则堆比重越大，电弧就越稳定，热效率也就越好，电极也不易被折断。从而可减少装料次数，缩短熔化时间，节约用电。

某钢厂过去大量使用既轻而又超长的废钢和废钢压块，不但含杂质多、废钢回收率低，而且由于堆比重轻，从而造成每炉装料次数多达四至五次、甚至六至七次，既大大延长熔化时间，又由于每一次装料都要移出炉盖而损失大量的热能。

据有关资料介绍，若出钢后补炉或开出炉体装料，由于炉盖、炉墙薄，平方米每分钟损失的热量就达9.72x106 焦耳。可想而知，如能改善废钢质量及入炉品种结构，减少装料次数，对加速炉料熔化和降低电耗是很有实际意义的。

三、废钢质量控制管理方面的建议

炼钢原材料准备的精料化是炼钢过程的起点。从钢铁生产工艺我们可以清楚认识，洁净钢的生产对铁水和废钢质量的要求是比较严格的。要想得到高质量的洁净钢，无论高炉操作还是炉料结构都必须重视，而加强对入炉废钢的质量管理是重中之重，为此，提出以下建议供业内人士参考：

1.从源头做起严把入口关

采购人员要严格把好废钢采购关，要全面分析其真正质量，而不要只偏重价格。凡进厂废钢必须经严格检查验收，特别对打包压块要解包、抽检，防止掺假废钢混入炉内。

2.入炉废钢配比要合理

对废钢压块（包括钢屑、铁屑）作为炼钢原料，其压块质量一定要有保证，绝对不能有掺假和锈蚀严重。即使满足上述条件，但由于其堆比重小，加上压块成方形状，装料空隙大，往往造成装料次数多。为此，在采用压块配料时，其所占比例应小，应尽量搭配些短小的2~4 mm厚的边角废钢或钢坯切头等质量较好的废钢。这样既减少装料次数、又提高回收率，对炼钢主要技经指标可以大大改善。

3.外形尺寸不合格不能入炉

废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度应小于转炉口直径的1/2，废钢单重一般不应超过300kg，国标要求废钢的长度不大于1000mm，最大单件重量不大于800kg。对尺寸过大、过长的废钢必须经切割加工后才能入炉，以减少装料次数和改善冶炼件。一般来说，使用轻薄废钢，其尺寸应越短小越好，以方便入炉和减少装料次数并增加炉料的密度，以利电弧稳定、加速熔化，减少热损失和电能消耗。

4.尽量选用优质废钢入炉

从成本上考虑也应尽量采购优质废钢入炉才能获取好的综合效益。以目前废钢价格（参照中国钢铁现货网2015年5月21日上海宝钢废钢价格行情）来说，一般轻料打包压块价为1950元，其回收率约70%，构成吨钢废钢成本为：1950÷70%=2785元；而采购一级重型废钢，其价为2110元，其回收率可达93%，构成吨钢废钢成本为：2110÷93%=2269元，两者相比吃一级废钢，吨钢废钢成本可降低成本2785-2269= 516 元。

可以看出，使用好废钢从直接成本上是很划算的。另外从综合效益看，使用优质废钢由于可减少装料次数、缩短冶时，便于控制化学成份，提高金属收得率和生产效率，降低电耗和电极耗，综合经济效益的提高也是非常明显的。

5.不同性质的废钢分类存放

非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合金废钢和生铁。合金废钢要单独存放以免造成冶炼困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。针对冶炼钢种不同，适度使用不同类型的废钢，所以废钢储值要进行分类管理，按照生铁型、高硅型、高硫型、高磷型和高有害杂质型等分类存放。

6.把建立稳定合格的废钢供应商作为日常工作的重点之一

出台分级管理和优质优价政策，对于优质废钢供应商，在合同量、价格、付款、资金支持等方面给予优惠；优化测试办法，建立对客户的评价激励机制，通过参股、投资等资本融入手段，对好的供应商进行奖励；鼓励协助分供方收购资源向制造业领域延伸，强化合作理念，要用最合理的价格、最科学的管理、最优质的服务吸引供应商，把建立稳定合格的废钢供应商作为日常工作的重点之一，实现和供应商的互惠互利、共同发展，共同促进废钢市场健康发展。