謝俊波，牛長勝，金奕
(寶山鋼鐵股份有限公司寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東湛江524000)
摘 要：結(jié)合寶鋼湛江鋼鐵有限公司高廢鋼比冶煉的生產(chǎn)實績,一方面，對轉(zhuǎn)爐使用鐵刨花壓塊期間廢鋼卡爐口、兌鐵水時冒火冒煙、兌鐵水時噴濺、鋼水雜質(zhì)元素超標(biāo)情況以及鋼鐵料消耗等進(jìn)行跟蹤,發(fā)現(xiàn)使用一定量鐵刨花壓塊對轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)無負(fù)面影響，且有利于改善卡爐、冒火冒煙及噴濺等異常情況；另一方面，對使用鐵刨花壓塊的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行測算，月使用量為5 000 t時,1年可減少轉(zhuǎn)爐的廢鋼原料成本2 400萬元人民幣。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐；高廢鋼比；鐵刨花壓塊
1鐵刨花壓塊使用背景
自2017年，我國鋼鐵行業(yè)得益于供給側(cè)改革的持續(xù)推進(jìn)、地條鋼和中頻爐的大量淘汰、不合規(guī)產(chǎn)能(鋼材生產(chǎn)成本很低，環(huán)保投入少,偷稅漏稅現(xiàn)象嚴(yán)重)的大量去除，產(chǎn)能過剩問題得到明顯改善,市場競爭環(huán)境實現(xiàn)優(yōu)化，大中型鋼廠贏利能力大幅提升。在鋼鐵行情有所改善情況下，各大鋼廠為提升產(chǎn)量規(guī)模，加大了廢鋼的用量，統(tǒng)計2010—2017年國內(nèi)轉(zhuǎn)爐廢鋼單耗變化情況見圖1。
湛江鋼鐵發(fā)揮自身產(chǎn)品、地理優(yōu)勢,拓展市場,帶來的直接需求就是鋼鐵產(chǎn)能增加,在高爐產(chǎn)能不減情況下，廢鋼比從12%上升至14. 5% o轉(zhuǎn)爐公稱容量為350 t,爐口宜徑為3.6m,由于爐口偏小,且廠內(nèi)生產(chǎn)線產(chǎn)生的輕薄廢鋼以及外購價格便宜的中型廢鋼需要利用,在提高廢鋼比后,廢鋼入爐時容易卡爐口。為防止廢鋼入爐時卡爐口,廢鋼料槽車后部要有足夠的沖擊力，而沖擊力主要靠重廢提供，所以必須要有足夠多的重廢。湛江鋼鐵轉(zhuǎn)爐不同鐵水比條件下對于廢鋼結(jié)構(gòu)的要求見表1。
轉(zhuǎn)爐月產(chǎn)量2100爐時，按85.5%的鐵水比計算,需要重廢48 000 t,其中自產(chǎn)重廢30 000 t, 需外購重廢18 000 to前期主要采購拆船板廢鋼、邊角余料一號作為重廢,兩種價格都比較高,導(dǎo)致廢鋼成本上升，且拆船板廢鋼供應(yīng)資源量有限。目前廢鋼市場、鐵水廢鋼價格差以及冶煉技術(shù)條件下,提高廢鋼比對于成本控制、冶煉過程控制影響較大，為降低廢鋼成本，緩解資源緊張壓力，故需探索開發(fā)性價比高、堆比重大的新品種廢鋼。在對廢鋼市場資源進(jìn)行充分探索之后，在2017年10月確定以性價比較高的鐵刨花壓塊作為拆船板廢鋼替代品進(jìn)行工業(yè)試驗。
2鐵刨花壓塊介紹
鐵刨花壓塊原料是模具廠加工模具過程中產(chǎn)生的刨花,刨花作為一種輕小型廢鋼,堆密度非常低，對長途運輸極其不利。通過純物理的機(jī)械壓密,使之成塊,變?yōu)殍F刨花壓塊，可大大提高堆密度，方便運輸和使用。鐵刨花壓塊的進(jìn)廠具體要求見表2,實物圖見圖2。
3鐵刨花壓塊工業(yè)試驗
本次工業(yè)試驗確定以每爐5 t進(jìn)行試驗，其原因有兩點:一是為充分了解鐵刨花壓塊的實際替代效果,每爐加入量太少,試驗結(jié)果不具說服力;二是如果每爐使用5 t,每月使用量可以達(dá)到5 000 t以上,能真正有效地緩解拆船板廢鋼資源不足的現(xiàn)象。為對比鐵刨花壓塊與拆船板廢鋼的使用效果，對廢鋼進(jìn)爐卡爐口情況、兌鐵水噴濺情況、鋼鐵料消耗情況進(jìn)行了跟蹤;根據(jù)鐵刨花壓塊含少量油、易散包以及原料雜的特點，為驗證其使用時的安全性，對使用鐵刨花壓塊過程中兌鐵水時冒火冒煙情況、鋼水雜質(zhì)元素超標(biāo)情況也同步進(jìn)行了跟蹤。
3.1卡爐口情況
廢鋼進(jìn)爐時,會由于重廢在廢鋼料槽車后部沖擊力不夠,導(dǎo)致廢鋼在爐口下料不暢,造成卡爐口情況。對2017年6月至2018年1月的卡爐口數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如圖3所示。
2017年10月開始，在部分中高硫鋼冶煉中使用鐵刨花壓塊。從圖3可以看出，使用鐵刨花壓塊后,卡爐情況有所改善,并且隨著使用爐次的增多，卡爐時間減少。說明鐵刨花壓塊的堆密度較所替代的拆船板廢鋼高，產(chǎn)生的沖擊力大，更有利于改善卡爐情況。
3.2兌鐵水噴濺情況
兌鐵水時產(chǎn)生噴濺的主要原因是爐內(nèi)含有大量的氧化鐵等氧化物粉末,兌入鐵水時會帶入大量的碳，在高溫條件下,碳氧反應(yīng)劇烈,發(fā)生爆炸, 將兌入的鐵水或渣以巨大的動能噴出爐口。若廢鋼中含有大量的氧化鐵粉,兌鐵水時會與鐵水中的碳劇烈反應(yīng)。噴濺屬于冶煉事故，噴濺產(chǎn)生的大量煙塵、噴出的鐵水熔渣容易造成設(shè)備損壞和安全事故，危害極其嚴(yán)重。對鐵刨花壓塊使用前后的噴濺情況進(jìn)行跟蹤,具體情況如圖4。
2017年8~11月噴濺次數(shù)逐月減少，是因為湛江鋼鐵轉(zhuǎn)爐噴濺主要是渣鋼、渣鐵含粉狀料多造成的,噴濺情況明顯改善是因為加強了渣鋼、渣 鐵的質(zhì)量管控。在試驗時,跟蹤了 2017年10 ~12月的數(shù)據(jù),鐵刨花壓塊使用量與噴濺次數(shù)的變化趨勢沒有很強的關(guān)聯(lián)性,考慮到造成噴濺的因素較多,試驗爐次太少,對整月的數(shù)據(jù)影響小,為進(jìn)一步驗證，在2018年1月增大了鐵刨花壓塊使用爐次，結(jié)果顯示，未發(fā)生噴濺事故。因此得出結(jié)論,鐵刨花壓塊的使用不會導(dǎo)致兌鐵水時噴濺,鐵刨花壓塊部分替代拆船板廢鋼（舊料，含少量鐵銹），兌鐵水時，噴濺的幾率更低。
3.3鋼鐵料消耗
轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗是裝入量（鐵水加廢鋼）與轉(zhuǎn)爐合格鋼水量之比[1]。轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，鋼鐵料占煉鋼成本80%以上，因此抓好轉(zhuǎn)爐冶煉過程的鋼鐵料成本是控制煉鋼生產(chǎn)成本的關(guān)鍵[4]。廢鋼作為一種主原料，對此指標(biāo)的影響很大[2-3]。 不同的廢鋼在使用中，其鐵回收率各不相同，為避免使用鐵刨花壓塊而使此指標(biāo)惡化,對鐵刨花壓塊使用前后的鋼鐵料指標(biāo)進(jìn)行了對比,具體如表3。
分月對比數(shù)據(jù)波動情況,在使用鐵刨花壓塊前后鋼鐵料消耗量沒有明顯的波動，說明鐵刨花壓塊與其他廢鋼收得率相當(dāng)，無明顯差異,不會影響煉鋼鋼鐵料消耗量。
3.4冒火冒煙情況
轉(zhuǎn)爐在兌鐵水、出鋼、加廢鋼和倒渣時，均產(chǎn)生大量煙氣，以兌鐵水時散發(fā)的煙氣量最大[4]。 轉(zhuǎn)爐實際生產(chǎn)中，在兌鐵水時會因為廢鋼中含有粉末、灰塵而冒火冒煙，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐作業(yè)環(huán)境。冒火冒煙的標(biāo)準(zhǔn)是在兌鐵水時火焰超過行車掛鉤橫梁的算作冒火冒煙。2017年7 ~12月冒火冒煙具體情況見圖5。
湛江鋼鐵轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生冒火冒煙原因主要是渣鋼、渣鐵含粉量高或轉(zhuǎn)爐進(jìn)行前裝入(在加廢鋼之前加4~8 t的石灰和輕燒白云石),8 ~11月，進(jìn)行了渣鋼、渣鐵的質(zhì)量整改工作，冒火冒煙情況變化不能作為鐵刨花壓塊的試驗結(jié)果，僅12月數(shù)據(jù)具有代表性。分析12月份冒火冒煙次數(shù)結(jié)果,在渣鋼、渣鐵質(zhì)量整改之后,再充分考慮前裝入的影響，冒火冒煙38次屬于合理范圍,此結(jié)果表明使用鐵刨花壓塊基本不會加劇兌鐵水冒火冒煙。
3.5鋼水雜質(zhì)元素超標(biāo)情況
廢鋼造成鋼水雜質(zhì)元素超標(biāo)情況時有存在, 特別是硫成分超標(biāo)。在使用鐵刨花壓塊期間，沒有發(fā)生因廢鋼成分問題導(dǎo)致的鋼水雜質(zhì)元素超標(biāo)。
4鐵刨花壓塊在使用過程中存在的問題及后續(xù)改進(jìn)措施
根據(jù)鐵刨花壓塊的實際使用對各指標(biāo)的影響來看,鐵刨花壓塊的使用對煉鋼轉(zhuǎn)爐操作及過程指標(biāo)無明顯影響,但是對于質(zhì)量驗收工作還存在問題。為避免新品種廢鋼質(zhì)量直接影響鋼水質(zhì)量，甚至造成煉鋼成分保留,在對質(zhì)量驗收問題沒有完善之前,不能盲目提高鐵刨花壓塊在實際生產(chǎn)中的使用量。
4.1存在的問題
4.1.1 成分檢測
成分檢測是對廢鋼質(zhì)量進(jìn)行質(zhì)檢的_項基本手段,但是湛江鋼鐵目前沒有對鐵刨花壓塊有效的檢測手段，由于都是小碎片,表面太小,紅外光譜法無法檢測,并且取樣不具代表性;鋼質(zhì)小碎片無法磨碎,制取化學(xué)檢測樣困難，化學(xué)檢測也很難實施。
4.1.2拆塊檢測
夾雜通常是打包塊、壓塊等加工類塊狀廢鋼質(zhì)檢重點關(guān)注項目，并且塊狀廢鋼原則上都需要進(jìn)行拆塊檢測,由于鐵刨花壓塊是用機(jī)械壓實而成的，拆塊很困難，目前還沒有較快捷的方法進(jìn)行拆塊。
4.2改進(jìn)措施
(1) 鐵刨花壓塊原料主要來自于模具加工廠,來源相對固定，可以對固定來源點的模具鋼種進(jìn)行大致的分類，了解大致的合金鋼比例。此外, 將考慮不定期抽取樣品熔融后進(jìn)行檢測。
(2) 為防止夾雜,可以在廢鋼堆場配置1臺切割機(jī)，對每批料進(jìn)行抽查，同時需對鐵刨花壓塊加工點進(jìn)行飛檢。
5廢鋼成本變化
目前鐵刨花壓塊主要是替代拆船板廢鋼使用，按照前期的價格,兩者差價在400元/t左右。根據(jù)使用鐵刨花壓塊前后鋼鐵料消耗沒有明顯變化的情況，可以判定鐵刨花壓塊的鐵收得率與所替代的廢鋼相當(dāng)。按照每月使用鐵刨花壓塊5 000 t計算，則1年可減少廢鋼成本2 400萬元, 具有較顯著的降本增效意義。
6結(jié)論
對性價比高、適應(yīng)轉(zhuǎn)爐冶煉條件的新品種廢鋼鐵刨花壓塊的工業(yè)性試驗過程跟蹤和結(jié)果分析表明，鐵刨花壓塊具有堆密度大、粉狀物料少等特點,有利于改善轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的卡爐、噴濺等異常情況，對鋼水成分、鋼鐵料消耗等各項指標(biāo)無明顯負(fù)面影響，同時可大幅度降低廢鋼成本。后續(xù)需逐項解決質(zhì)量檢測方面問題，提高鐵刨花壓塊使用量。
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