废钢破碎料在炼钢中的推广与应用

2024-05-17崔洪利

管理学家 2024年9期

关键词：炼钢

崔洪利

[摘要]近年来，我国废钢产量连年增加，国家层面相继提出调控建议，如碳中和、碳达峰等有关政策，都为废钢再利用提供了方向。废钢破碎料具有特殊属性，在变废为宝、加工利用过程中会涉及转炉工艺、转炉温度等方面的优化调控。尽管现阶段各企业对于废钢破碎料加工利用方面的研究较为普遍，确实投入了大量经费，但是由于各种技术手段、可借鉴成功案例等限制，废钢破碎料的推广应用依旧有着诸多不足。基于此，文章针对废钢破碎料在炼钢中的实际应用展开深入研究，分析废钢破碎料的应用及创新点，以期为更多废钢再利用企业提供参考和借鉴。

[关键词]废钢破碎料；炼钢；效益提升

中图分类号：X753；F42 文献标识码：A 文章编号：1674-1722（2024）09-0004-03

废钢是一种可重复利用、回收的载能资源，在钢铁产业中占据着极其重要的地位。由于国内废钢储存量、产出量持续增大，进口废钢交易量越来越大，国内废钢资源总量不断增加。废钢破碎料是废钢经过加工后符合入炉标准的废钢品类之一，可细分为五种，是废钢利用的一种形式，该料型废钢具有收得率高、易冶炼、杂质少、冶炼耗电少、可用于填充大料缝隙等优点。但是，目前废钢破碎料的应用拓展仍存在很多局限，仍然有很多废钢未经过破碎加工处理，只做简单的打包处理直接入炉，造成较大的环境污染和资源浪费，部分冶金企业缺乏废钢破碎料应用的方式方法，使其价值得不到充分发挥。

一、废钢破碎料来源及产量预估

废钢破碎料是指通过废钢破碎机撕裂待破解物后得到的物料，或经过破碎线处理后得到的物料，其来源较为广泛，如汽车外壳、铁皮、摩托车、自行车、油漆桶、废旧钢铁、彩钢瓦等都可作为废钢破碎料的原料。一般来说，破碎料分为一级破碎料、二级破碎料、三级破碎料、四级破碎料、特级破碎料五个等级，多数钢铁冶炼厂都会在实际生产中适当应用废钢破碎料，降低经营成本，在现有资源基础上获得更高经济效益。

目前，钢铁工业已经成功步入实现转型、推行高质量发展的阶段。据中国冶金报2023年7月的报道，自改革开放以来，尤其是步入21世纪之后，国内废钢积蓄量稳步增长，废钢破碎料的原料来源更加广泛，废钢破碎料产量随之增加。随着国内这些钢铁积蓄量、废钢产出量、废钢破碎料产出量的增大，废钢及破碎料在整个钢铁行业总资源中占比越来越高。有关数据显示，按照2019年国内消费2.15亿吨废钢的标准，预计每年消耗废钢量增长20%，轻薄料则按15%计算，每年新增破碎废钢约为645万吨。从国外发达国家废钢破碎料的实际应用情况来看，破碎料市场占有率显示逐年提升，在我国工业化快速发展的背景下，破碎料市场占有率会持续上升。我国正处于废钢产出高峰期，废钢积蓄量集中释放，废钢资源丰富，随着废钢破碎料生产工艺日臻成熟，废钢破碎料产业乃至整个废钢产业都有广阔的发展前景[ 1 ]。

二、通过案例分析废钢破碎料的技术应用

（一）河北H企业

河北H企业涉及多个高炉，可轮流提供铁原料，通常情况下在运输过程中会漏渣，继而安排汽车进行捞渣，借助高台钢机把捞到的渣放置于落渣区域。据数据统计，每罐可以捞到铁渣600千克，废钢增加1吨以上。

把捞到的铁渣、破碎料加入铁罐能够使其快速熔化，運输铁水的汽车返程时可短暂停留，利用梅花斗抓钢机把废钢破碎料转移至铁罐，再接入铁水以供混铁炉使用。H企业在转炉左右两侧各设置一个池子，另外还设有专门的废钢破碎料预热区域，可通行车辆与主厂房之间实现物资运输。预热区域内部陈列单独的烘烤位点，空包至预热区域后，能够通过磁盘吸入2～3吨破碎料，之后在600℃条件下烘烤15分钟。

钢包可以加盖出站，完成浇注后不需要摘掉盖子倒渣。加盖系统应用了龙门架、叉齿加盖系统、长寿命包盖技术，加盖工序需降温20℃，可通过添加废钢破碎料实现降温。

采用钢筋头用于增产，设计更加实用且紧凑的烘烤装置，放置于炉后用于给钢筋头预热，可装载2～3吨，烘烤10分钟后温度可升至600℃。通过装载机使钢筋头转换位置，使其可以从下方溜槽入包。

加入投弹式预报装置，涵盖信号投放、接收、投弹等环节，能够做到不倒炉即可出钢，系统试运行稳定后可实现两炉一投。投弹之后冶炼时长可缩减3分钟，温度降低15℃。

出钢口尺寸增大，国内转炉出钢口最大尺寸直径为为180毫米，属于国内现有技术上限，适当调整炉膛形状，以便缩短出钢时间，缩短后为2分钟，出钢温度可控制在50℃以下，不会对钢质造成影响。

河北H企业在处理和利用废钢破碎料方面可借鉴的技术包括以下几个方面：拓展废钢可重复利用的渠道，渣铁与破碎料搭配使用，实现各类废钢资源各尽其用；由炉后、混铁炉供料两部分共同组成转炉平台料仓；钢包带盖；可以为炉后钢筋头预热。其废钢破碎料重复利用过程中还存在一些弊端：废钢破碎料基本是以原来状态被再次利用；破碎料的采购成本费用较高；炉后使用的是锈蚀钢筋头，纯净的废次材料直接投入炉中，没有经过化钢增产这一环节[ 2 ]。

（二）山西T企业

山西T企业充分利用当地有限的废钢及破碎料资源，经过打包、剪切、破碎等方式处理废钢得到相应的废钢破碎料，作为后续炼钢备用资源，实现炼钢产量、废钢比指标提升。

炼钢厂探索、创新、拓展转炉前废钢可加入渠道，可以在混铁炉进入口和出铁口分别加入钢筋头，中间可借助废钢斗作为连接，铁包在运输至汽车上之前可以借助抓钢机，加入一些废钢破碎料、打包块等物质。基本每日可消耗500吨废钢破碎料，每包存量为2～3吨。设计炉后合金烘烤专用炉，在该炉中加入冷钢。其中，加入冷钢是因为钢温度太高而采取的温度调整措施，也可以作为提高废钢比的有效补偿措施。

山西T企业在处理和应用废钢破碎料方面可借鉴的技术包括以下几方面：利用有限的废钢资源加工成废钢破碎料入炉提高废钢比；探索在转炉前的工序中加入破碎料；在烘烤炉加入废钢平衡炉温提高废钢比。

其中存在的不足包括：混铁炉中加入成本较高的钢筋头效果并不理想；行业相对较流行的钢包加盖、铁罐、废钢预热等技术并没有得到应用等[ 3 ]。

（三）山西E企业

山西E企业采用单罐式运输铁水，给铁罐加盖。转炉炼钢房与炼铁处相隔200米，基本能够实现铁水及时产出、及时运输，能够有效控制温度大幅降低。再加上铁罐加盖设计，至少能够控制15℃的温度下降，可以用于补偿加入废钢破碎料造成的降温，入炉后铁罐温度基本会保持在1380℃左右。

在铁罐中加入废钢，钢区、铁区分别设有综合功能服务区，服务区内部有铁水设备区、钢渣热闷区。加废钢破碎料方式为：空罐车能够在服务区内跨越，抓钢机可以将废钢破碎料投入铁罐中，罐车继续行驶至高炉下，接入铁资源，以供后期炼钢使用。

炉后采用合金烘烤方式。把废钢破碎料加入炉后料仓。采用特色方式进行钢包加盖，用到2个叉齿、4个加盖位、液压升降模型、2个精炼工位、悬臂起重机，最终可使温度降低15℃。

在分类、存储、使用废钢、废铁破碎料方面，不同类型的废钢破碎料可用于不同炼钢环节，遵循的原则包括：大废入炉、小废入包、差废入罐。其他更小的破碎料物质可以直接转化为钢产品进行提炼，用于实现温度补偿，从而提高钢产量和营收费用。

山西E企业在处理和应用废钢破碎料方面可借鉴的技术包括：从多个渠道加入废钢破碎料，应用钢包加盖、特色铁罐、期间加废钢方式；钢、铁近距离，增加综合性功能区域；采用炉后在线合金烘烤方法。

其中存在的不足包括：钢液发生过氧化反应，影响钢的质量，出钢口比较大，会造成钢质变劣。

E企业设置的出钢温度较低，虽然这种做法可能实现产能、废钢比的提升，但是由于花费时间长，需要LF持续提供升温补偿，会使得钢液吸收气体，造成钢质量变差，前期长时间的升温，后期会增加降温时间，可能会抵消其他方式带来的热量优势，该工艺需酌情考量、应用；选择价格昂贵的钢筋头用于外部，转炉内部却使用纯净的自产废次材料[ 4 ]。

（四）大型冶金企业废钢应用案例

利用转炉炼钢时，如果废钢料斗无法实现扩容，为了满足每炉一斗的需求，可以把废钢破碎料和废钢混合，作为填充物，增加单斗废钢重量，提高废钢在炉中的占比。炼铁期间，可选方式有两种。

其一，把废钢加入高炉炉料，将高炉储料系统中的焦炭储料槽转变为废钢储料仓。一级破碎废钢料能借助装载机进入焦炭受料槽，之后借助原焦炭皮带运输系统输送至废钢储料仓。随后，依据一定比例和矿石、焦炭等混合均匀，借助高炉上料主皮带送至高炉炉顶进行布料。

其二，把二级破碎废钢加入铁水沟。要求在出铁场平台的铁水沟旁堆放适量的二级破碎废钢。高炉出铁期间，工人要把废钢加入铁水沟中，废钢在铁水中熔化后同时灌入铁水罐。

尽管采用加入破碎废钢的方式能够提高炼铁产量，但是伴随出现一些问题。例如，废钢价格处于较高水平，会增加铁水成本；在铁水中加入过量废钢，会引发铁水罐结壳。

废钢铁加工企业可以提供高标准的废钢破碎料，为铁前加废钢提供重要保障，且技术可行。高炉是否需要加入废钢及具体加入量，都与废钢效益大小有关，关键在于一级破碎料等废钢和矿石、焦炭等原料的价格比。如果钢企要增加铁水产量、提升钢材产品利润，或矿石、焦炭的采购价格和废钢铁采购价格之间存在比较效益时，那么加入废钢是钢企增产、增效的重要措施[ 5 ]。

三、废钢破碎料推广和应用的创新点

（一）提高技术水平

面对大量的废钢破碎料，各钢铁企业纷纷探索利用方式、加工工艺，努力提升废钢破碎料的附加值和可循环利用率。例如，钢铁企业可以考虑引入新型破碎技术、高效分离分选设施，提升废钢破碎料的粒度和品质；选择更加清洁的技术减少“三废”排放量，即便要排放也要处理并达标后才能排放。

（二）创新管理方式

钢铁企业可以采用基于全产业链的协同管理方式，实现从原辅料采购、破碎加工、产成品营销等所有环节的一体化管控。这一过程中，钢铁企业需要同产业链中其他主体，如与供应商、客户、政府单位等密切联系，建立良好的合作关系，尽全力提高废钢破碎料的采购速率和产成品的营销速率，使运营成本有所降低。

（三）完善市场机制及政策体系

企业处于市场大环境下，为顺应市场变化规律经营发展，可建立完整的运营管理机制，促使各冶金企业的废钢破碎料得以快速流通，实现便捷式交易。针对废钢破碎料体量持续增大的问题，在政府层面要制定更加有效的引导、鼓励政策，鼓励各大钢铁企业重新利用这些资源，常见的支持方式包括发放财政补贴、减免税收、提供税收优惠红利等。

（四）履行保护环境的社会责任

钢铁企业在利用废钢破碎料时能够减少环境污染，履行保护环境的责任。重复利用工艺会涉及更清洁的生产技术、环保设施设备等，控制污染物排出。企业方面可以积极参与公益性服务事业，树立企业正面形象，提升企业品牌价值[ 6 ]。

另外，与原本的铁水成本费用、钢铁材料盈利空间、矿石焦炭等相比，推广和应用废钢破碎料的创新性还体现在破碎料来源较广、获取成本低、回收利用效率高且效益高，更能体现该推广及应用在降本、增产增收、降碳等方面的效用。

四、结语

总而言之，文章详细论述了一些企业对废钢破碎料的利用情况，详细分析其利用过程，汇总可借鉴破碎料利用技术、经验，有效规避其中存在的问题，加强对废钢破碎料的推广、应用和创新。在此基础上，希望文章关于废钢破碎料方面的研究能够帮助更多企业解决这类资源在推广应用过程中遇到的各种难题，促进各企业废钢破碎料的推广应用获得降本、增产增收、节能降碳等方面的综合效益。