不銹鋼廢料回收利用冶煉工藝實(shí)踐

李君榮

摘 要：不銹鋼是100%可回收利用的綠色材料。隨著近幾年我國(guó)不銹鋼行業(yè)的高速發(fā)展，社會(huì)不銹鋼廢料的蓄積量已經(jīng)達(dá)到一個(gè)很龐大的數(shù)字，不銹鋼的回收利用將是行業(yè)發(fā)展的最終方向。文章結(jié)合目前公司的工藝裝備條件，研究最大限度使用不銹鋼廢料的冶煉工藝，達(dá)到節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目的。

關(guān)鍵詞：不銹鋼廢料；回收利用；節(jié)能降耗

中圖分類(lèi)號(hào)：TF4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）05-0058-02

Abstract： Stainless steel is a 100% recyclable green material. With the rapid development of stainless steel industry in China in recent years， the amount of social stainless steel scrap has reached a very large number， the recycling of stainless steel will be the final direction of the development of the industry. Based on the current technology and equipment conditions of the company， the paper studies the maximum use of stainless steel scrap smelting process， so as to achieve the purpose of energy saving， consumption reduction， green development and environmental protection.

Keywords： stainless steel scrap； recycling； energy saving and consumption reduction

我國(guó)是世界上最大的不銹鋼消費(fèi)國(guó)及不銹鋼生產(chǎn)國(guó)，企業(yè)根據(jù)原料供應(yīng)條件、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品品種與質(zhì)量等因素選擇了廢鋼電爐、鐵水轉(zhuǎn)爐和廢鋼一鐵水等不同的冶煉工藝流程。但隨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力、能源消耗壓力及市場(chǎng)不銹鋼廢料蓄積量日益增大的契機(jī)，不銹鋼冶煉工藝的轉(zhuǎn)型到達(dá)臨界點(diǎn)，不銹鋼廢料短流程冶煉將是發(fā)展方向。

本文主要結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有的裝備條件進(jìn)行工藝優(yōu)化，增加廢鋼比，達(dá)到節(jié)能減排、降本增效的目的。

1 工藝流程對(duì)比

（1）常規(guī)300系不銹鋼工藝流程，見(jiàn)圖1。

（2）優(yōu)化后工藝流程，見(jiàn)圖2。兩圖相比，優(yōu)化后的流程是使用中頻爐熔化鎳鉻合金，即常規(guī)AOD添加的冷料，給AOD精煉爐提供鉻鐵水熱裝，而AOD則大量加入預(yù)處理過(guò)的不銹鋼廢料，達(dá)到節(jié)能降耗目的。

2 工藝流程優(yōu)化的依據(jù)

（1）AOD法冶煉不銹鋼過(guò)程中，吹入熔池的氧氣與碳、鉻、錳、硅、鐵等元素發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)[1]：

（6）式充分體現(xiàn)了AOD的精髓-脫碳保鉻。在快速脫碳的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致熔池溫度不斷升高，到達(dá)一定程度后會(huì)引起其他合金元素的氧化及耐火材料的損耗，此時(shí)需要加入冷料平衡爐內(nèi)溫度。

（2）AOD冶煉遵循以熱平衡為中心的原則，其熱量來(lái)源主要是不銹鋼母液的物理熱及冶煉過(guò)程的化學(xué)熱[2]。熱量平衡主要取決于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量和冷卻劑加入量的多少。收支體現(xiàn)如下：

Q總=Q化學(xué)反應(yīng)+Q冷卻劑+Q輔料+Q其他

其中：Q總-AOD爐總熱量；Q化學(xué)反應(yīng)-AOD冶煉過(guò)程化學(xué)反應(yīng)熱量；Q冷卻劑-冷卻劑吸收熱量；Q輔料-輔料吸收熱量；Q其他-其他部分熱量主要包括煙氣、噴濺損失等。

（3）常規(guī)冶煉工藝中，母液平均含碳量達(dá)到4.5%，冷卻劑高碳鉻鐵的碳含量也很高，只能在氧化期加入，實(shí)際操作中反饋，中后期脫碳產(chǎn)生的熱量無(wú)法平衡，升溫很快，AOD通過(guò)加大惰性氣體的吹入量、減少氧氣比例來(lái)進(jìn)行控制溫度，后期脫碳速度減慢，冶煉時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致成本增加。

3 工藝流程優(yōu)化論述

為適應(yīng)發(fā)展需要，企業(yè)積極調(diào)整、優(yōu)化工藝流程，新流程概括如下：高爐鐵水+中頻爐高鉻鐵水兌入AOD爐進(jìn)行脫碳冶煉，溫度升到1550℃高速脫碳區(qū)間后，處理過(guò)的不銹鋼廢料勻速加入AOD爐內(nèi)平衡熔池?zé)崃?。因不銹鋼廢料與高碳鉻鐵冷料不同，它的成分與不銹鋼成品成分一致且碳含量極低，可全程加入，整個(gè)冶煉過(guò)程溫度可控，極大縮短冶煉時(shí)間，節(jié)約能源。

4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及配套設(shè)施

4.1 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

通過(guò)工藝流程的優(yōu)化，提高不銹鋼廢料用量，AOD爐操作穩(wěn)定、冶煉周期縮短，產(chǎn)能釋放，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

（1）鋼鐵企業(yè)排放的污染物80%來(lái)自于燒結(jié)、高爐環(huán)節(jié)，據(jù)環(huán)保專(zhuān)家測(cè)算，用廢鋼直接煉鋼比用鐵礦石煉鐵煉鋼可減少?gòu)U氣86%，廢水76%和廢渣97%，有利于清潔生產(chǎn)和排廢減量化[3]。工藝優(yōu)化后AOD不銹鋼廢料加入量達(dá)到25%～30%，相當(dāng)于節(jié)約25%～30%的鎳鐵、高鉻用量，對(duì)應(yīng)減少了25%～30%污染排放。

（2）AOD25%～30%不銹鋼廢料的加入，是平衡爐內(nèi)溫度，利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的多余熱量來(lái)熔化冷料。從能源消耗角度評(píng)價(jià)，產(chǎn)能增加25%～30%，但能源消耗總量不變，均攤到噸鋼能耗就下降了20%～25%。

（3）AOD冶煉上，不銹鋼廢料含碳量在0.08%以下，加入25%～30%，爐內(nèi)原始的4.5%碳含量將沖減到3.5%以下，加上溫度穩(wěn)定平衡促進(jìn)快速脫碳的保持，AOD冶煉周期縮短15分鐘以上，產(chǎn)能釋放的同時(shí)，氣體介質(zhì)、輔料消耗大幅下降。

（4）產(chǎn)品品質(zhì)上，不銹鋼廢料其實(shí)屬于成品重熔，相對(duì)于高碳鐵水冶煉雜質(zhì)少、渣量少，AOD冶煉難度減輕，鋼水純凈度優(yōu)于鐵水長(zhǎng)流程煉鋼，成品品質(zhì)進(jìn)一步提升。

4.2 配套設(shè)施

AOD冶煉加入不銹鋼廢料前景良好，但要達(dá)到最佳效果必須配套以下設(shè)施：

（1）不銹鋼廢料處理場(chǎng)：目前市場(chǎng)上的不銹鋼廢料質(zhì)量良莠不齊，摻假、夾雜、以次充好現(xiàn)象較為普遍，而加入AOD中冶煉的原料必須是保證優(yōu)質(zhì)不銹鋼廢料，這種情況下需增加廢鋼處理環(huán)節(jié)，對(duì)外購(gòu)不銹鋼廢料進(jìn)行加熱焚燒、打散分揀、沖壓成型等預(yù)處理。尤其分揀中對(duì)鋁的關(guān)注是重中之重，因?yàn)?00系不銹鋼鑄坯硅酸鹽夾雜物類(lèi)型中，夾雜物中的CaO，SiO2和Al2O3成分偏離塑性區(qū)域，夾雜物塑性變形能力差[4]，冷軋加工易引起剝片等質(zhì)量缺陷。

（2）AOD廢鋼上料系統(tǒng)：優(yōu)化后的工藝流程，關(guān)鍵點(diǎn)在于控制爐內(nèi)熔池的熱量平衡，即上料系統(tǒng)如何保證不銹鋼廢料的勻速加入。

5 結(jié)束語(yǔ)

本公司在現(xiàn)有裝備基礎(chǔ)上，結(jié)合不銹鋼行業(yè)階段發(fā)展的需要進(jìn)行了工藝優(yōu)化，取得了一定的成效，為節(jié)能環(huán)保做出了貢獻(xiàn)，企業(yè)的持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力得到提升。今后再接再厲，不斷置換、優(yōu)化工藝設(shè)備流程，最終實(shí)現(xiàn)電爐短流程煉鋼，達(dá)到真正的“零排放”。

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