转炉废钢综合收得率测算研究

转炉废钢综合收得率测算研究

姚荣元1, ,刘超2

1身份证号码：370831198712261910   山东日照276800

2身份证号码：37082719850208371X     山东日照276800

摘　要：废钢作为炼钢一种重要的原料,如何最大限度的利用其价值是很多钢厂研究的问题,国内虽然有些钢厂进行过单料型的测算, [1]但基于单料型废钢供应保障及测算数据较少,不具有足够的指导作用。本文通过转炉废钢综合收得率测算的意义，重点介绍某钢厂为摸清废钢收得率所进行的一系列测算,为公司废钢上量提供了坚实的基础。

关键词：废钢、收得率、料型

1前言

转炉炼钢含铁料来源主要有两个：一是铁水，二是废钢。前者是自然资源，后者是回收的再生资源，炼钢厂应该尽可量少用铁水，多用废钢，有研究表明，提高转炉废钢比可以降低粉尘排放、硫化物、氮化物等有害气体排放，既有利于保护资源，又有利于节约能源，保护环境。某钢厂一直以来炼钢能力大于炼铁能力，面临着铁水不足的情况,在转炉炼钢生产中，废钢成本约占炼钢总成本的15～25％左右，合理利用废钢是控制好炼钢成本的重要环节。转炉多吃废钢成为这些厂家作为增加钢产量和提升效益的一个主要手段,所以废钢问题的研究是十分有意义的，特别是废钢收得率的问题。

    为了保证数据的准确性，测算过程必须采用大数据进行统计，另外考虑到单料型供应的稳定性，某钢厂决定采用2022年主要料型（全年料型比较稳定，占比95以上）进行测算废钢综合回收率。

2 废钢在炼钢过程中运动的模式

转炉炼钢过程中因顶吹氧射流的冲击和底吹气体的搅拌作用，熔池液体呈高度紊流状态。在此情况下流体的黏性力和表面张力并非影响熔池运动的主要因素。[2]顶吹转炉吹炼时，顶吹射流对于熔池的切向力使得熔池上部的液体由中心流向边缘，再沿炉壁由上向下运动，而熔池下部的铁液由边缘流向中心，然后返回熔池上部。废钢被流动的液体推向熔池中部区域，搅拌情况不同，废钢在熔池中的运动状态也各不相同，表现为下的几点:⑴从废钢加入转炉后，呈无序状态堆积在炉底，在冶炼状态下，转炉熔池内的铁液是以“涌泉”状的形式形成环流，并且推动废钢的运动。当顶吹和底吹的搅拌能量较低的时候，废钢向熔池的中心集中，不论废钢是任何形状都呈现直立状态，以一定的幅度在平衡位置振动，废钢之间都有液体流过。流过废钢之间的液体有利于废钢的表面渗碳和热交换。⑵搅拌能量继续增加提高后，废钢的振动幅度加大，小块废钢悬浮在熔池中，并且在一定的范围内旋转，废钢回旋区铁液有漩涡流动。⑶搅拌能量进一步增加后，各种不同块度的废钢全部悬浮在熔池中，废钢块大幅度的震荡，相互之间产生撞击，或者在一定的区域内快速的旋转，有的废钢甚至可以飞出熔池。此时熔池内出现强烈的涡旋运动，流动状态比较复杂。

3 废钢的熔化方式

废钢的熔化方式废钢的熔化，主要是炼钢过程中的热传递来实现的。转炉开吹后，顶吹氧枪O2出口速度通常可达300～350 m/s，射流氧气与熔池作用，将动量传递给金属液，金属液产生运动，运动的主要能量来源是转炉炼钢过程中产生的CO气泡的逸出产生的。

对于废钢种类的影响，加入轻废钢条件下，随供气量增加熔池混匀时间下降；随废钢量增加，熔池混匀时间延长。熔池混匀时间随着重废钢量的增加而增加，但重废钢量增加到50t时，熔池混匀时间发生下降。

废钢在熔池内初期，表面凝固一层铁液，渗碳和升温后，开始熔解。废钢的熔化有以下的途径:⑴转炉氧枪的射流与铁液中间的Si、Mn、P、C等元素反应，反应热将集中在反应区，反应区的热量向熔池传递，同时熔池铁液的比重降低，体积增加，废钢在熔池中间被铁液包裹，然后在熔池中间不断的运动，逐步的渗碳和逐步的受热熔化。⑵废钢在熔池内受热后，直接与氧气射流反应，被钢中的元素氧化热熔化。⑶废钢运动到射流点火区，点火区的高温迅速使得废钢熔化，射流冲击作用区的温度2200～2700℃。

4某钢厂现有废钢管理和结构

废钢管理，是一个比较复杂的过程管理。废钢管理集标准、采购、入厂、检验、收货、厂内配送、稽查为一体，对废钢进行全方位的管理。

某钢厂目前主要废钢的类型有统料废钢、钢筋压块、工厂压块、破碎料四大类型26个小类，占所用废钢比例约95%以上，其余还有少量的次新料压块、工厂废料、硅钢片等类型。本次测算废钢料型比例如下：

表一：主要废钢类型和占比

5废钢收得率测算

根据安排，本着优先使用将公司效益最大化废钢的原则，组织对外购废钢分品种进行收得率实测，以便于测算各类废钢实际使用成本，指导废钢结构调整，实现公司效益最大化。

5.1测算原理及要求

（一）金属平衡法：

收入项（铁水+废钢+合金+脱氧剂）=支出项（钢水）

（二）铁水收得率说明：

铁水收得率=铁水TFe-铁水贡献渣中TFe-铁水贡献除尘灰TFe+转炉终点残余(C+Mn)

（三）废钢收得率说明：

废钢收得率=(钢水重-铁水量*铁水收得率-合金-脱氧剂-脱氧剂带走钢水中[O])/废钢量；

钢水重＝转炉出钢跨钢水重量（炉后天车钢水重量-顶渣重量-下渣量）；

废钢加入量按铁水条件进行热平衡匹配，不加生料。

5.2测算方案要求

测算前需对所涉及称重设备进校验，工艺秤偏差≤5‰，测算过程计量精度发生异常随时进行校称检验；测算过程严禁使用自产废钢、自循环、冷压球、金属化球团、烧结矿等含TFe物料；测算开始需保证前一炉出钢干净，不得留钢，测算最后一炉必须保证废钢完全熔化（转炉终点温度≥1620℃）且不得留钢。

6 测算结果与分析

本次废钢收得率测算共282炉，其中：溢渣、喷溅11炉，占比3.90%；补吹10炉，占比3.55%。铁水消耗总量73956.7t，废钢消耗总量18468.96t,铁水收得率93.10%，废钢收得率91.18%。

表一：铁水收得率

表二：废钢收得率

7结束语

废钢收得率的测算是一个稳定的长期的过程，随着采购料型、品质以及生产工艺、操作水平的变化而变化，废钢结构及价格是影响配料结构和是否有必要提高废钢比的重要因素。长远来看，随着废钢资源的丰富和国家钢铁企业供给侧改革，废钢价格将进一步降低，加上环保要求的逐渐提高，转炉炼钢提高废钢比将是一个趋势，也存在着较大的降本空间。

通过本次测算清楚的摸清了某钢厂稳定结构前提下的主要料型废钢综合收得率,为废钢上量提供了坚实的基础保障。

[参考文献]

【1】转炉废钢收得率试验研究王君天　陈观涛  宁波钢铁有限公司制造管理部

【2】废钢种类对复吹转炉熔池温度和冶炼效果的影响  高金平，刘越生  鞍山钢铁公司

【3】转炉熔池中废钢对混匀影响  刘勇，周小宾等   （安徽工业大学冶金工程学，冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室）