凌志宏 周凌云 匡洪鋒

（寶武集團(tuán)中南鋼鐵韶鋼松山股份有限公司制造管理部，廣東 韶關(guān) 512123）

摘要：隨著環(huán)保的減少碳排放的壓力和廢鋼的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，高爐添加廢鋼得到廣泛的推廣和運(yùn)用。本文闡述了韶鋼煉鐵廠通過幾年生產(chǎn)實(shí)踐摸索，在添加廢鋼方式以及方法上，摸索出適合韶鋼自己的高爐添加廢鋼的性價(jià)比評(píng)價(jià)模型及操作方法，為高爐強(qiáng)化冶煉，降低消耗，實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵提供了一條新途徑。

關(guān)健詞 ： 高爐；添加廢鋼；冶煉

1  概述

自2016年以來，高爐加廢鋼冶煉在國內(nèi)鋼鐵行業(yè)內(nèi)得到前所未有的發(fā)展。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，個(gè)別鋼企高爐廢鋼用量可達(dá)到噸鐵300千克以上。韶鋼6號(hào)高爐槽下添加鋼筋頭入爐用量最高也達(dá)到150Kg/t。

高爐爐料中加入廢鋼塊具有很多可能的優(yōu)點(diǎn)。由于廢鋼塊屬于充分還原后的金屬，因此其僅需能量來加熱和融化為鐵水即可。所以如果在高爐上料過程中添加廢鋼，是可以提高高爐生產(chǎn)率及降低燃料比的。理論上大約每噸廢鋼高爐消耗焦炭只有在100Kg左右。另通過調(diào)整廢鋼的粒度大小，還可以調(diào)節(jié)高爐爐內(nèi)料床的氣孔率，也就是爐內(nèi)料柱透氣性，同時(shí)抵消高爐在高噴煤比下發(fā)生氣孔減小的情況，促使高爐順行。

2  高爐添加廢鋼方式

高爐添加廢鋼方式有三種：高爐槽下添加廢鋼、高爐爐前主溝添加廢鋼、高爐鐵包添加廢鋼。

2.1高爐槽下添加廢鋼

2.1.1添加方式。

高爐槽下添加廢鋼方式也有兩種。第一種是人工或者鏟車直接加入上料料車，勞動(dòng)效率低，加入量不準(zhǔn)確，該方式已經(jīng)被淘汰；第二種是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化添加廢鋼，在高爐一側(cè)上料皮帶機(jī)尾，建立廢鋼倉，每個(gè)倉設(shè)置稱量斗，通過震動(dòng)給料機(jī)實(shí)現(xiàn)按需配重，自動(dòng)上料。通過皮帶傳送至高爐主膠皮帶（或料車），能夠融入自動(dòng)上料控制流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)置好料批后自動(dòng)上料。韶鋼煉鐵廠在1050m³高爐以及2200m³高爐上建立了上述裝置（具體見下圖1、圖2），并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制配給，滿足高爐生產(chǎn)需求。

 圖1  6號(hào)高爐槽下添加廢鋼料斗及皮帶                 圖2 7號(hào)高爐槽下廢鋼料斗倉

2.1.2工藝流程

6號(hào)高爐：

汽車→廢鋼池→鏟車→廢鋼料斗→振動(dòng)給料機(jī)→稱量→可調(diào)節(jié)排料閥門下料→皮帶運(yùn)輸→中間斗→料車→高爐

7號(hào)高爐：

汽車→廢鋼料斗→振動(dòng)給料機(jī)→稱量→可調(diào)節(jié)排料閥門下料→皮帶運(yùn)輸→中間斗→主皮帶→高爐

2.2高爐主溝方式添加廢鋼

高爐主溝添加廢鋼，效率較低，只能采用粒度較小的鋼砂比較適宜，過程產(chǎn)生煙塵較大，爐前工工作強(qiáng)度增加較大。韶鋼2200m³高爐曾經(jīng)采用過高爐主溝添加高品位金屬球，因?yàn)榻饘偈盏寐瘦^低，勞動(dòng)效率低，同時(shí)造成高爐爐渣成分異常，影響爐渣產(chǎn)品質(zhì)量。該方式未得到韶鋼連續(xù)使用。

2.3鐵水包添加廢鋼

2.3.1鐵水包添加廢鋼加入流程

韶鋼高爐的鐵水包是屬于敞開式120噸鐵水包，由于其包口敞開式，利于廢鋼加入。通過在廢鋼庫將尺寸、質(zhì)量合格的外購廢鋼按裝入量要求裝入廢鋼斗，用天車將裝好廢鋼斗吊倒入鐵包。使用破碎料加入鐵包，一般按4-6t/包，6#高爐爐底安裝鐵包煤氣烘烤加熱裝置后，最高時(shí)達(dá)到10-11t/包，鐵包烘烤加熱裝置見下圖3

                      圖3  鐵包烘烤加熱裝置

2.3.2鐵水包添加廢鋼的要求

經(jīng)過實(shí)踐摸索，添加廢鋼的種類為普通破碎料、廢鋼筋壓塊適宜。要求加廢鋼質(zhì)量不得有密閉容器、帶油污廢鋼、廢鋼不得受潮或雨淋后加入。

2.3.3添加廢鋼鐵包受鐵的管控

每日對(duì)廢鋼進(jìn)行專項(xiàng)檢查，確保鐵水包添加廢鋼質(zhì)量滿足要求。

針對(duì)添加廢鋼鐵包可能出現(xiàn)幾類異常事故，鐵包爆炸，鐵水翻滾，鐵水翻滾外溢等異常事故制定應(yīng)對(duì)措施，加強(qiáng)受鐵過程中的監(jiān)視。

3 廢鋼種類、粒度等質(zhì)量管理

高爐可用廢鋼的品種主要為：粒子鋼、破碎料、水洗豆、鋼筋頭、熱壓塊、鐵屑、銃豆等，其中破碎料最為常用，破碎料等級(jí)差異很大，一般主要由廢模板、腳手架等加工而成，根據(jù)摻混其它輕薄料和雜質(zhì)含量的程度加以區(qū)分。韶鋼槽下加廢鋼的主要品種為鋼筋頭、破碎料、粒子鋼。下圖4為高爐槽下廢鋼實(shí)物質(zhì)量情況

            圖4   韶鋼高爐槽下廢鋼實(shí)物

由于高爐供上料系統(tǒng)的特殊性，對(duì)廢鋼尺寸有著嚴(yán)格的要求，一般要求小于100mm，大于10mm，同時(shí)由于高爐冶煉行程的特殊性，要求廢鋼鋅元素含量要低，按照技術(shù)規(guī)范，入爐原料的鋅負(fù)荷應(yīng)小于0.3Kg/tFe。

4 高爐加廢鋼冶煉

4.1熱平衡、焦炭負(fù)荷調(diào)整

高爐加廢鋼焦炭消耗由熔化耗熱耗碳與廢鋼變?yōu)殍F水后的滲碳兩部分組成：

4.1.1焦炭發(fā)熱量24500KJ/kg，高爐熱量利用率85%，廢鋼加熱到1450℃熔化耗熱1320KJ/kg，熔化1t廢鋼消耗焦炭63.39kg；

4.1.2廢鋼含鐵98%，滲碳4.50%，噸廢鋼滲碳耗碳51.88kg，焦炭含碳85%，熔化1t廢鋼滲碳需焦碳61.04kg。

綜上高爐加一噸廢鋼熔化耗熱耗碳與滲碳理論消耗焦炭量為125kg，為高爐添加廢鋼后調(diào)整礦焦負(fù)荷調(diào)整提供依據(jù)。

4.2  6號(hào)高爐添加廢鋼冶煉

6號(hào)高爐添加廢鋼設(shè)施改造項(xiàng)目于2018年8月6日申請(qǐng)立項(xiàng)，9月10日投入試運(yùn)行，9月15日數(shù)據(jù)采集上線，加廢鋼運(yùn)行成功，進(jìn)入正式生產(chǎn)模式。

4.2.1 添加廢鋼冶煉操作

韶鋼廢鋼布料通常使用邊緣廢鋼布料、中心廢鋼布料，兩種方式都使用過。廢鋼的透氣性小于焦炭而大于礦石，礦石中加入廢鋼反而透氣性會(huì)增加，從而增加反應(yīng)速度。當(dāng)使用邊緣廢鋼布料時(shí)候可以起到疏松邊緣氣流的效果，同理當(dāng)使用中心廢鋼布料時(shí)候可以起到改善中心氣流的效果。

韶鋼1050m³高爐，通常的布料方式平臺(tái)加漏斗型，采用中心廢鋼布料模式對(duì)高爐的透氣性改善明顯。韶鋼2200m³高爐，通常的布料方式中心加焦型，采用中心廢鋼布料對(duì)氣流改善弱于邊緣廢鋼布料，因?yàn)橹行膹U鋼布料加入焦炭中改善透氣性的效果不如在礦石中加廢鋼效果好，采用靠邊緣廢鋼布料模式。因此，每座高爐需要根據(jù)自身的氣流需求采取適合的廢鋼布料方式。添加廢鋼冶煉后高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化情況見下表1、表2

表1 韶鋼6號(hào)高爐加廢鋼與停加廢鋼風(fēng)量和壓差對(duì)比

  表2 韶鋼6號(hào)高爐 加廢鋼與停加廢鋼產(chǎn)量和燃料比對(duì)比

從上表1、表2可以看出，韶鋼6號(hào)高爐加廢鋼后，爐況有所改善，風(fēng)量增加，壓差降低，同時(shí)產(chǎn)量增加150t/d，燃料比下降15kg/t。

4.3加廢鋼冶煉對(duì)高爐不利影響

4.3.1 劃傷皮帶

由于高爐上料系統(tǒng)是由皮帶或料車運(yùn)輸至高爐爐頂料罐，通過閥門開關(guān)進(jìn)入爐內(nèi)，因此廢鋼料型影響較大，可能會(huì)出現(xiàn)廢鋼刮壞皮帶、料型太長(zhǎng)卡堵，導(dǎo)致高爐休風(fēng)的情況。如廢鋼部分含有規(guī)格超長(zhǎng)（超80mm）， 并帶有彎頭的鋼筋頭，存在堵料風(fēng)險(xiǎn)，要求需要對(duì)廢鋼進(jìn)行篩選，杜絕超長(zhǎng)尺寸的廢鋼進(jìn)高爐場(chǎng)地，要求對(duì)進(jìn)廠廢鋼尺寸規(guī)格嚴(yán)格把關(guān)，有顯長(zhǎng)的廢鋼必須人工撿出來，料倉增加格網(wǎng)并定期清理，如下圖5、圖6。

         圖5 部分超長(zhǎng)鋼筋頭                                圖6  料倉增加格網(wǎng)

4.3.2爐頂閥門卡塞

高爐配加廢鋼易造成受料斗網(wǎng)格堵塞和卡料流閥現(xiàn)象，需定期對(duì)廢鋼料型進(jìn)行磁性檢測(cè)，避免廢鋼帶磁后，導(dǎo)致上、下密封閥關(guān)不嚴(yán)無法上料，導(dǎo)致高爐休風(fēng)。如下圖7

                            圖7  料斗帶磁后情況

4.3.3風(fēng)口熔損

隨著廢鋼的加入量的增加，會(huì)增加布料區(qū)域?qū)?yīng)的滴落帶鐵水液滴，如果采用邊緣廢鋼布料，容易造成風(fēng)口熔損。當(dāng)出現(xiàn)此類現(xiàn)象，廢鋼布料要調(diào)整邊緣廢鋼量或控制加入量或往中心移，避免鐵水液滴邊沿過旺。

5  結(jié)語

5.1高爐加廢鋼可改善高爐料柱透氣性，提高煤氣利用率與理論燃燒溫度，爐頂

煤氣溫度下降，對(duì)高爐操作的其它關(guān)鍵工藝參數(shù)影響不大，可取得燃料、礦石消耗下降的效果，工藝可行。

5.2根據(jù)市場(chǎng)的變化，測(cè)算廢鋼產(chǎn)生效益價(jià)格臨界值，決定是否添加廢鋼。

5.3通過調(diào)整調(diào)整邊緣廢鋼量或往中心移，避免鐵水液滴邊沿過旺，可以減少添加廢鋼后引起風(fēng)口熔損。

5.4為減少碳排放，高爐添加廢鋼對(duì)鋼企能夠帶來的節(jié)能和環(huán)保的效益值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]  周傳典，髙爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[ M ]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2002:358