大冶特钢1#高炉配加废钢原料生产实践

李 严，张小毛，岳争超

(大冶特殊钢有限公司炼铁厂，湖北 黄石 435001)

大冶特钢1#高炉(以下简称：1#高炉)，Vu:1780 m3。投产于2011年8月16日，截止2019年5月已运行近8年时间，投产初期炉况稳定顺行，取得了较好的技术经济指标。2014年2月10日，炉缸环炭侧壁多点温度出现异常，其中西铁口下方约1 m处TE-1169A点温度最高达874.3 ℃。自2014年2月份起，1#高炉进入常态化护炉模式。近5年来通过采取降低冶炼强度、调整风口布局及长度、使用含钛炉料护炉等综合治理，炉缸环炭侧壁温度处于受控状态。但常态化护炉造成铁水产能下降近10%～15%。铁水供应成为整个公司产能提升的瓶颈环节。为缓解铁水产能对公司整个生产工序的影响，1#高炉启动了配加废钢入炉的工艺技术改造项目。

1 高炉配加废钢实施应用情况

1.1 制定详细的施工方案

1#高炉在此之前并没有使用废钢原料的经验。为确保废钢入炉工作的有序开展，制定了详细的废钢入炉技改方案，确定了高炉配加废钢原料的工艺流程图(见图1)。

图1 高炉配加废钢原料的工艺流程图

1.2 废钢质量及粒度要求

(1)废钢类型与尺寸的要求。1#高炉所用的废钢原料质量控制标准，严格按照废钢铁的国家标准GB-4223-2004执行。目前入炉的废钢种类有两种，分别是钢筋切头和刨花粉粹料(以下简称刨花)。钢筋切头基本由建筑螺纹钢组成，要求长度≤100 mm。刨花是车床等机加工设备生产产生的铁屑以及粉末，要求粒度或直观长度≤50 mm。

(2)其他要求。废钢原料(刨花在产生的过程中受冷却油的影响，会带有一些对高炉生产不利的成分)不能含有对高炉生产有害的元素成分。同时不能含有易燃易爆物品、两端封闭的管状物、封闭器皿、橡胶及塑料制品[1]。

1.3 废钢结构及配加量摸索

1#高炉使用废钢的上料设备经过制作、安装、调试，于2019年1月18日开始投入运行。废钢料具体的使用方法严格按照《废钢配加入炉方案》执行(见表1)。

表1 高炉配加废钢计划

1.4 废钢入炉排料顺序的确定

废钢入炉期间的原料排料先后顺序，以满足废钢主要分布在炉喉料面半径的中间区域为原则，即既不布在中心，也不布在边缘，废钢布在料面环带的中间位置[2]。矿槽系统在排料时保证废钢与焦丁同步。通过皮带机上的炉料分布延时效应来满足高炉炉喉料面的边缘和中心没有废钢料的要求。

2 高炉配加废钢冶炼后，指标改善情况

高炉使用了废钢料以后，综合入炉品位大幅上升，渣铁比大幅下降，为高炉大风量操作创造了条件。风量稳定保持在3550 m3/min水平，全压差△P由前期的170 kPa下降至165 kPa，压量关系改善明显，鼓风动能稳定维持在11000 kg·m/s，炉缸活跃得到改善。使用废钢料后，铁水产能、主要技经指标相比于之前有了较大幅度改善，见表2。

表2 1#高炉配加废钢主要技经指标及部分参数变化情况

2.1 铁水产能提升情况

从图2可以很容易的看出废钢料的增产效果。在高炉不刻意增加风量和富氧量的条件下，铁产量随废钢比的增加而不断上升。按每日超产的平均值和废钢用量的平均值计算，废钢料重量回收率为97.65%。刨花的表面油污等污渍造成含铁量下降对废钢料的重量回收影响较大。

图2 1#高炉使用废钢料前后铁产量变化趋势

2.2 燃料消耗变化情况

高炉使用废钢料后，在渣铁比大幅下降和入炉品位大幅提升的帮助下，高炉压差出现明显下降，为喷煤比的提升创造了基础条件。随着废钢比不断升高，高炉煤比很容易便上升到155 kg/t，解决了几年来1#高炉因为护炉要限制炉缸活跃程度而形成的提升煤比技术攻关过程中压差太高的瓶颈问题。

由于废钢料的熔点高，主要成分是金属铁，在高炉内的熔化过程基本不发生化学还原反应，因而基本不会消耗高炉煤气的化学能。受此影响，1#高炉使用废钢料后，燃料比和焦比均出现了大幅下降，其中燃料比降至480 kg/t以下，焦比在设备系统能够提供喷煤量保障的条件下，可以降至290 kg/t以下。

图3 1#高炉使用废钢料前后燃料消耗变化趋势

3 高炉配加废钢的成本变化

高炉配加废钢后，虽然铁水产能大幅提升、主要技经指标大幅改善，但吨铁成本仍上升近72元/吨铁(见表3)，通过采取多举措开展铁水降本工作(见表4)，力争缩小与不用废钢的成本差距。

表3 配加废钢95kg/tfe后铁水成本变化情况

表4 高炉使用废钢原料后开展的主要降本工作

4 高炉使用废钢原料注意事项

(1)不论是钢筋切头还是刨花，构成料堆的表观尺寸都是极端不规则的，很容易造成有斗门的称量斗、中间斗卡仓和卡门现象。因此要格外注意排料是否顺畅，斗门的设计要能够避免卡料或下料不顺，防止废钢料在排料顺序中与预期的位置偏差太大。

(2)采用皮带机上料的高炉，工艺顺序前后皮带机间的中转斗要有拖料装置，特别是中转斗落差较大的，更应该设置拖料缓冲装置。钢筋切头在一定的冲击力条件下，足以刺穿皮带。设置拖料缓冲装置能够大幅降低落料冲击力，可以有效保护皮带机防止发生刺穿和撕裂事故。

(3)在处理卡仓或卡料现象时，应尽量避免废钢料混入焦批中去。高炉使用的焦炭粒度一般在40 mm以上。钢筋切头或大量丝状刨花聚集时都具有较大的水力学半径特性，混入焦炭会造成炉顶装料设备中的料流闸卡料的概率大幅升高，一旦出现料罐棚料，将会对高炉生产造成很大影响。

(4)刨花表面附带的油污等污渍要引起足够重视。这些污渍进入高炉后会随着高炉煤气进入各个用户单位，影响使用煤气的设备性能。采用干法除尘的煤气净化系统无法捕集这些物质，因此刨花中的油污等杂质含量一定要严格控制。同时刨花的化学成分也要定期检验，尽量少用镀锌管等富含有害元素材质的刨花。

5 结语

(1)高炉使用废钢作为原料冶炼，废钢质量的管控尤为重要，是高炉炉况稳定顺行、优化指标的有力保障。

(2)使用废钢料炼铁可以在不增加高炉冶炼强度的条件下大幅提高利用系数。在风机和富氧量受限制的高炉上，可以通过增加废钢料的使用量来提高利用系数，从而实现满足工序间铁水产能平衡的需求。

(3)在当前矿石价格和燃料价格的条件下，废钢比上升1 kg/tfe会引起吨铁成本上升0.7～0.9元/tfe，高炉配加废钢后虽不能降低铁水成本，但可以通过优化高炉操作、改善高炉主要技经指标的途径，抑制高炉配加废钢后造成吨铁成本上升的趋势。