安钢150 t 转炉提高废钢质量降低钢铁料消耗实践

□王 刚 贺瑞飞 赵天阳

废钢是我国物资回收与再生资源利用体系中的重要资源，2017年起随着地条钢被取缔，我国废钢资源充足，以及近年来高效化生产使转炉铁水消耗不断降低，废钢铁应用规模快速发展[1,2]。废钢质量对钢铁料消耗有着显著影响[3,5]。随着废钢使用量的大幅增加，废钢采购与质量管理成为钢铁企业面临的普遍问题。安钢150 t转炉通过废钢优化实践，实现了降低钢铁料消耗的目的。

一、安钢150 t 转炉废钢质量对残余元素与钢铁料消耗的影响分析

1.残余元素分析

生产中发现钢水中的残余元素之间有一定的相关性，因此对钢水中残余元素进行相关性统计，统计结果见图1、图2。结果表明，硫、铜、砷、锡、锑之间有较强的相关性，以不同元素含量作为横坐标，均表现出与图1、图2所示类似的相关性规律。对铁水成分分析没有发现这些元素的变化，且残余元素与废钢使用量之间有明显相关性，说明这些残余元素是由废钢带入的。通过对废钢质量抽查发现，其集中于废钢中的杂质（夹杂物）和少数不合格料型中，且与废钢中的杂质及不合格料型的使用比例正相关，因此需要加强对废钢的分类与质检验收，做好分类管理、分类使用。

图1 出钢硫含量与残余元素相关性

图2 出钢铜含量与残余元素相关性

2.残余元素含量对钢铁料消耗的影响

由图1、图2可知，硫、铜、砷、锡、锑之间有明显的相关性，因此统计了硫、铜、砷、锡、锑之和与钢铁料消耗的关系，统计结果如图3所示。可以看出，随残余元素总含量的增加，钢铁料消耗也随之增加，即钢铁料消耗与废钢质量之间有明显的对应关系，但是当残余元素总和小于0.1%时，钢铁料消耗与残余元素之间没有明显的相关性。如果将残余元素含量由0.2%～0.3%降低至0.1%以下，则可以降低钢铁料消耗7～15 kg/t。

图3 钢中残余元素对钢铁料消耗的影响

3.杂质成分分析

对废钢进行质量抽查发现部分废钢中明显有掺杂现象，废钢中杂质（夹杂物）含量明显超标，部分杂质具有一定磁性，外观与铁氧化物颜色相近，具有较强的迷惑性。各类废钢中杂质成分分析结果如表1所示，废钢中杂质主要有铁氧化物、二氧化硅、氧化钙，异常掺杂中含有的主要残余元素有硫、锌等，且杂质中硫、锌元素含量明显异常，不是正常的泥土类夹杂物或氧化铁皮，而是人为添加的其他含铁工业废料。根据抽查结果，通常杂质较多的废钢中，料型厚度、直径等不符合要求的比例也较高。可以确认，钢中残余元素主要是由废钢中掺杂较多且不合格料型比例较高造成的，同时随着废钢杂质含量增加，成渣量增大，增加了冶炼难度，冶炼过程时有喷溅发生，造成钢铁料消耗随着残余元素增加而显著增加。

表1 废钢中杂质的成分 单位/%

综上，废钢中残余元素含量之间有明显的相关性，且钢铁料消耗随着残余元素的增加而显著增加，因此可将钢中残余元素含量作为反馈与监控废钢质量的依据。

二、废钢质量提升措施

1.优化废钢库存能力

由于废钢场地较小，废钢进场后无法分开使用，无法确定哪个批次的废钢存在质量问题。为解决该问题，安钢150 t转炉技术人员采用了“基地+直供废钢”的采购模式，在基地内完成废钢验收，并对不同废钢基地的废钢轮流使用，即在需要使用某基地的废钢时，用车辆运输至现场，然后直接装入废钢斗中，上转炉使用，较好地解决了废钢库存能力不足的问题。同时，要求废钢基地做好料型分类存放，为废钢分类管理奠定了基础。

2.控制废钢堆比重及废钢料形（几何尺寸）

目前，废钢的料型种类超过20种，废钢来源广泛，杂质含量及形状尺寸大小不一。安钢150 t转炉使用的废钢种类繁多，主要有轻型废钢、重型废钢、破碎钢铁料、渣钢、氧化铁皮、铁渣、生铁块等。同时，由于各类废钢尺寸不一，在装炉时，容易发生卡在炉口处或掉落进入渣罐、渣道等现象，影响生产节奏，甚至由于部分废钢无法回收导致钢铁料消耗增加。鉴于此种现状，安钢对供应商提出了料型标准，通过加工和分类送货解决废钢料型复杂、装入转炉难以控制的现象。

3.优化废钢验收模式

由于废钢需求量较大，为保证废钢能够达到标准要求，安钢150 t转炉使用的废钢均采用基地现场验收的方式，将不合格废钢直接拒之门外；同时，为了保证验收标准，对验收时间提出要求，一般在白天验收监装，杜绝了供应商在夜晚送货验收视线不良、为验收带来难度的问题；在废钢入炉前，车辆运输进入厂房内时还要进行二次现场验收。通过以上双验收模式，保证了废钢质量、料型的稳定。

4.采取技防设备措施

安钢150 t转炉使用的废钢，在废钢基地验收场所，安装高清、无死角的远程监控，并将监控连接至采购部门及质量监督人员的电脑设备，相关人员可随时查看废钢基地验收与监装过程，在废钢使用过程中如发现质量问题，可随时查看废钢验收、运输过程情况，便于问题追溯。

5.加强废钢装车、运输过程监控

为保证运输过程中废钢不被置换，安钢150 t转炉所用废钢主要通过如下方式装车运输：大块度复杂料型必须使用抓钢机进行装车，以避免过多土杂装入，同时由安钢汽运公司直接从废钢基地运输，所有废钢运输车辆安装GPS，并全部连接至安钢运网平台监控管理，运输车辆必须按规定路线、规定时间运输到厂。

6.建立供应商评价制度

为了促进供应商的竞争，安钢150 t转炉所用废钢，由使用单位、采购及运输单位等相关人员，每月按照规定指标对供应商进行评定打分，按照分数排序给予分档，将全年度评分进行总计，评出战略供应商，并淘汰排名末位的供应商。通过评分淘汰机制引导供应商按要求供货，有利于稳定废钢质量，增强与供应商之间的合作诚信。

7.加强残余元素监管

残余元素大部分为炼钢过程中的有害元素，安钢150 t转炉为了保证钢材质量，减少残余元素含量，将残余元素作为评价废钢质量的一项指标，监控残余元素变化，并根据残余元素变化对废钢质量进行抽查，以及时发现废钢质量问题。

三、优化废钢管理取得的效果

安钢根据2022年2月统计发现150 t转炉钢水残余元素异常，相关技术人员通过实施以上措施，自2022年3月开始，使钢质量得到了很大改善。图4为2022年安钢150 t转炉钢铁料消耗与废钢残余元素含量的变化情况。

图4 2022年安钢150 t转炉钢铁料消耗与废钢残余元素含量变化趋势

从图4可以看出，自2022年5月以后，钢中残余元素含量由0.233%降低到了0.11%左右，钢水残余元素含量大幅度降低，对钢材质量的稳定性起到了较好的支撑性作用，同时在转炉操作及冶炼模式没有改变的情况下，安钢150 t转炉钢铁料消耗均由1 064 kg/t 降低到1 052～1 057 kg/t，钢铁料消耗降低了7～12 kg/t，以废钢价格3 000元/t 计算，则钢铁料成本降低了21～36元/t。

四、结论

通过安钢150 t转炉提高废钢质量的探索实践，证明采用优化废钢库存能力、控制废钢堆比重及废钢料形（几何尺寸）、优化废钢验收模式、采取技防设备措施、加强废钢装车及运输过程监控、建立供应商评价制度、加强残余元素监管等措施，可以进一步促进废钢标准化使用，保障废钢质量，实现废钢残余稳定受控及钢铁料消耗降低，获得较好的整体运行效果。○