唐鋼公司高廢鋼比生產實踐

張 超， 張 濤， 徐 偉

（1.河鋼股份有限公司運營管理部， 河北 石家莊 050000；2.河鋼集團唐鋼分公司生產制造部， 河北 唐山 063000；3.河鋼集團唐鋼分公司新區特鋼部， 河北 唐山 063000）

在國家環保政策收緊和鋼鐵行業轉型升級的雙重背景下，河北鋼鐵集團唐鋼分公司合理高效利用廢鋼資源，通過對現有設備進行升級改造、開發高廢鋼比應用技術、優化生產組織模式、尋求新型高效清潔補熱材料、規范技術使用要求，形成具有企業特色的高廢鋼比應用設備和工藝技術集成，降低鋼材生產過程中的鐵水消耗，進而使鋼材產量保持穩定，并使其不斷上升。在國家加大廢鋼使用的行業大背景下，為實現企業轉型升級積累了大量的實踐數據和寶貴的經驗。

1 開發高爐廢鋼利用工藝設備

高爐作為長流程鋼鐵企業第一道重要的生產工序，廢鋼資源的開發利用一直是一片空白，因此這也為提高廢鋼使用比例、增產創效提供了新的思路和途徑。

中厚板公司充分利用高爐區域空間開闊、作業節奏平穩的有利條件，率先開展1 580 m3高爐系統直加廢鋼應用。設計開發了高爐廢鋼加入設備，在1 580 m3高爐料倉旁新建廢鋼專用輸送設備（見圖1），并與礦石主料倉相連，廢鋼通過專用皮帶輸送到礦石輸送皮帶后，均勻地散布在礦石原料表面，并隨礦石一起進入高爐主皮帶并輸送進高爐內部。解決了廢鋼直接接觸高爐上料主皮帶的問題，降低了劃傷事故概率，同時由于建立了廢鋼利用專用裝備，明顯提高了廢鋼接卸效率和利用比例，增產創效成績顯著。

圖1 中厚板公司1 580 m3 高爐廢鋼專用輸送皮帶

生產實踐表明，高爐添加廢鋼后，鐵水平均日產量提高了900 t，雖然為保證廢鋼的熔化增加了部分焦炭消耗，但由于產量的提升，實際的燃料比降低了30.12 kg/t，同時改善了高爐物料配比結構，高爐利用系數提高0.4 t/（m3·d），改善了高爐技術經濟指標（見表1）。

表1 1 580 m3 高爐系統直加廢鋼經濟技術指標

2 集成鐵水罐廢鋼應用工藝技術

鐵水罐作為銜接高爐和轉爐工序的鐵水重要運輸載體，在廢鋼資源高效利用領域有著巨大潛力。公司抓住這一機遇，圍繞鐵水罐開展廢鋼應用研究，并最終形成了具有公司特色的鐵水罐廢鋼應用工藝技術集成。該工藝技術集成主要包括鐵水罐加廢鋼受鐵、鐵水包加蓋、空鐵水包廢鋼預熱、提高鐵水罐周轉效率四項核心內容。

2.1 鐵水罐加廢鋼受鐵

為保證鐵水罐加入廢鋼后生產組織穩定，煉鐵事業部開展廢鋼加入試驗，初期鐵水罐加入廢鋼后，由于廢鋼熔化不充分，包底出現粘包現象，同時轉爐入爐鐵水溫度明顯降低，影響轉爐正常冶煉。

針對前期試驗出現的問題，重點對鐵水罐廢鋼加入量進行研究探討，在前期試驗的基礎上調整試驗方案，著重摸索廢鋼加入量的調整對生產工藝的影響，在實際生產中配加不同數量的廢鋼并進行記錄，跟蹤鐵水情況變化。

鐵水罐廢鋼配比在4.0%以上時，轉爐入爐鐵水溫度為1 295 ℃左右，溫降最高為173 ℃，溫降明顯；廢鋼配比為3.5%～4.0%時，轉爐入爐鐵水溫度為1 310 ℃左右，溫降最高為157 ℃；廢鋼配比小于3.5%時，轉爐入爐鐵水溫度為1 315 ℃左右，溫降最高為147 ℃。根據轉爐煉鋼經驗，入爐鐵水溫度大于1 300 ℃時對生產冶煉影響較小，同時觀察鐵水罐包底情況，當廢鋼加入量控制在4.5 t 以下時，廢鋼熔化狀態良好，未見明顯粘包情況。綜合考慮以上試驗數據和情況，結合最大限度增加廢鋼使用量又不影響煉鐵生產節奏的原則，最終設計鐵水罐廢鋼加入比例為3.5%～4.0%的工藝技術要求，在保證增加廢鋼使用量的同時，不會對正常的生產秩序造成影響。同時，監測廢鋼加入后鐵水成分的變化（見表2）。

表2 廢鋼加入后鐵水成分變化情況 %

由表2 數據可知，鐵水包加入廢鋼受鐵后，鐵水w（C）平均降低0.38%，w（Mn）平均升高0.042%，w（P）平均降低0.030%，w（Si）平均降低0.039%，鐵水成分整體平穩，未出現明顯波動情況。

2.2 鐵水包加蓋

為減少鐵水包過程溫降，不銹鋼公司開展鐵水包加蓋技改項目（見圖2），以增加鐵水包保溫能力，通過加蓋前后數據跟蹤對比發現，鐵水包加蓋后，鐵水溫降由90 ℃降低至70 ℃左右，鐵水平均溫降降低了15 ℃，提高了廢鋼利用率。

圖2 鐵水包加蓋

2.3 空鐵水包廢鋼預熱

為增加廢鋼使用能力，提高鐵水包廢鋼應用效率，開展空鐵水包廢鋼預熱攻關項目。利用鐵水包作業空隙，投入一定量廢鋼，利用現有烘烤設備進行烘烤預熱，降低轉爐升溫工作負荷（見圖3）。

圖3 空鐵水包廢鋼預熱

通過試驗摸索，結合實際生產節奏，最終確定板材區域每包加入10 t 廢鋼、預熱時間20～40 min，長材區域每包加入4.5 t 廢鋼、預熱時間20 min 的工藝管控制度，廢鋼預熱溫度達到800 ℃左右，鐵耗降低10～20 kg/t。

2.4 提高鐵水罐周轉效率

加快鐵水罐周轉，重點是縮短重包的運行時間，優化鐵水的組織調度，改善運行周期。通過專項攻關，鐵水罐周轉率由3.32 次提高到3.86 次。

3 開發使用新型高效轉爐補熱原料

公司通過交流對標與試驗使用，發現轉爐使用碳質補熱劑對熔池脫碳、脫硅和終點w（C）、終點溫度控制影響較小，針對這一特點相繼開發應用了新型無煙煤塊、C-Si 升溫劑、石墨碳球等轉爐補熱劑原料[1]，公司目前采用的主要補熱原料指標如表3 所示。

表3 轉爐補熱劑主要經濟技術指標

通過表3 數據可知，C-Si 升溫劑的提溫效率為每100 kg 升溫12.5 ℃，較現用轉爐補熱劑提高20%，成本低出15.6%，石墨碳球噸鋼加入量較碳球降低38%，單位質量升溫效果高出75%。因此新型無煙煤塊、C-Si 升溫劑和石墨碳球等新型轉爐補熱劑，與現有蘭炭、增碳劑壓球等補熱劑相比，具有升溫明顯、噸鋼加入量少、鋼水質量污染較輕、財務成本低等優點，經濟技術指標改善明顯。

4 開展提高爐機銜接效率攻關

公司煉鋼單元積極推進爐機銜接效率，加快鋼包周轉、減少鋼包溫降、降低出鋼溫降、減少鋼包等待時間，從煉鋼全工序著手，加快生產組織節奏，降低過程溫降。采取縮短轉爐鎮靜時間、提高轉爐直接出鋼比例、縮短鋼水在爐內等待時間、減少爐襯表面散熱、減少輔助時間等措施，轉爐出鋼溫度降低15 ℃，通過降低鋼鐵料消耗，出鋼過程溫降降低13 ℃，鋼包周轉效率提高26.7%，提高了生產節奏，降低煉鋼工序等待時間與過程溫降，強力支撐了煉鋼工序廢鋼的綜合利用。

5 開發利用新型廢鋼資源

如重型廢鋼、打包壓塊和破碎廢鋼等傳統廢鋼資源，由于廢鋼自身體積較大或加入設備體積龐大及運轉效率較低等因素，制約了轉爐工序廢鋼資源的進一步開發利用，為不影響轉爐作業效率，又能提高廢鋼比例，一鋼軋廠開發應用了精選破碎廢鋼資源[2]。

精選破碎廢鋼體積較小，直徑一般為20～30 mm，較一般破碎廢鋼體積減小60%，同時形狀為相對規則的圓形，可避免劃傷皮帶，且可直接轉爐入倉，通過轉爐高位料倉直接加入轉爐爐內，作業效率較普通廢鋼加入效率提高顯著。通過精選破碎廢鋼的開發利用，轉爐廢鋼應用比例進一步提高了3%～5%，同時不會影響正常的轉爐生產節奏。

6 結語

唐鋼公司通過采取相關方案措施，優化生產組織模式，實現鐵- 鋼動態平衡管理，煉鐵- 煉鋼全流程從高爐至轉爐工序形成了具有企業特色的高爐添加廢鋼、鐵水包加蓋等工藝技術，使我公司廢鋼使用比例提高至35%～40%的控制水平，鐵耗達760 kg/t，減少了鐵水的消耗，同時也提高了廢鋼的利用率，有效降低了煉鋼過程中的資源消耗，是實現鋼鐵行業可持續發展的重要手段。在進行技術革新的過程中，通過對入爐原料、冶煉過程中造渣、出鋼等環節的控制，確保冶煉過程中的熱量平衡，進而保證高廢比冶煉的質量和效率，最終給鋼鐵企業帶來更多的經濟效益和社會效益。