探討創新廢鋼精準配料工藝促進消耗、成本雙突破

杜夢龍

隨著鋼鐵行業的發展廢鋼鐵在冶煉過程的地位不斷提升，在國家發展改革委印發《“十四五”循環經濟發展規劃》中將廢鋼列為重點可再生資源品種，《規劃》特別提出對廢鋼鐵是鋼鐵企業煉鋼冶煉的重要原料，發展循環經濟是我國經濟社會發展的一項重大戰略，“十四五”時期大力發展循環經濟，推進資源節約利用，構建循環型產業體系和廢舊物資循環利用體系，對保障國家資源安全，推動實現碳達鋒、碳中和，促進生態健康發展具有重大意義，據相關統計2020年我國廢鋼利用量2.6 億噸，相當于替代62%品種鐵精礦約4.1 億噸，到2025年可再生資源對原生資源的替代比例進一步提高，這是目前鋼鐵行業的共識提倡“短流程”煉鋼具有更好的經濟與環境效益，但廢舊鋼鐵料在金屬冶煉過程還存在著一定的消耗難題，進一步提升無害化鋼鐵料消耗上意義重大。

1 廢鋼鐵是冶金企業關鍵性資源

廢鋼將成為我國鋼鐵產業舉足輕重的關鍵性戰略資源，進一步提升鋼鐵企業循環利用、加大廢鋼使用比例有兩方面重大意義，一方面是減少對外部鐵礦資源的依賴，是除電爐煉鋼外另一種實現短流程煉鋼的方式，另一方面是減少碳排放實現綠色發展，高效利用廢鋼資源是降低碳排放、緩解對鐵礦石依賴的重要途徑。

廢鋼鐵相對于鐵礦石煉鋼，可節能60%，節水40%，減少廢氣排放86%、廢水76%和廢渣97%。每利用1t 廢鋼鐵可節約1.7t鐵礦石、0.68t 焦炭和0.28t 石灰石，目前，我國通過使用廢舊鋼鐵作為原材料進行生產，每年減少的二氧化碳排放量約為2 億噸；到2030年，僅廢舊鋼鐵回收一項，有望每年為中國減少4億噸碳排放。我國提出到2025年煉鋼的廢鋼比要達到30%，預計10年后我國廢鋼回收利用比例將會翻一番左右，對于鋼鐵工業來說，由于我國鐵礦石資源相對緊缺，這些問題尤為突出。因此，發展廢鋼鐵市場是解決鐵礦石危機的必由之路。可以預見，未來的鋼鐵原料配置中，廢鋼鐵將逐步取代鐵礦石的優勢地位。

2 廢鋼鐵的來源及現狀

2.1 鋼鐵企業冶煉廢鋼的主要來源及現狀

一般來說，目前鋼鐵冶金企業使用的廢鋼鐵按其來源可以分為四類：自產自循環廢鋼、折舊廢鋼、外購廢鋼、進口廢鋼。

（1）自產自循環廢鋼指煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋、軋鋼等生產過程中產生的邊角余料和廢次板、卷、材經過加工后自循環使用的廢鋼，這部分與企業生產成品成分一致，最優質廢鋼，但遠遠滿足不了生產消耗量，缺口很大。

（2）折舊廢鋼指工程建設、報廢設備設施等廢鋼，這一部分也進入鋼鐵企業的自循環體系中，一般同上述自產廢鋼一樣經過切割加工進入廢鋼循環利用體系，還需要在加工環節單獨加工、單獨存放、使用環節嚴格控制加入量以減少對鋼水成分出格，管理限制廢使用量的增長。

（3）外購廢鋼目前一般有三類：一是定向采購廢鋼，二是通過熱熔熱壓鐵塊，化驗有一定難度、造假現象頗多。三是社會回收廢鋼，這部分廢鋼不確定性因素更大，是造假的重災區對后續鋼水影響巨大，一般大型鋼鐵企業對此廢鋼較為排斥。

（4）進口廢鋼隨著國家將進口廢鋼渠道打通之后，國外廢鋼也進入到了國內鋼鐵企業，目前還存在著標準上的一些小問題，未來都將成為優質的穩定來源。

2.2 自循環廢鋼品種繁雜對消耗有一定影響

現代化循環利用型鋼鐵企業對于金屬料全部采用循環再利用模式，廢鋼鐵是循環利用的重點，鋼鐵料全部實現自循環，在全流程的生產過程中有生產性回收的廢鋼鐵料，有的要經過酸洗、鍍錫、鍍鋅、鍍硅等等這些鋼質本身質量優良，但鍍層殘留對煉鋼有一定影響，特別錫元素無法通過冶煉清除，還有非生產性回收廢鋼包括廢舊備件、工程廢料等等，這里有含油雜質、橡膠、還可能有不銹鋼材料均會造成鋼水出格，需要通過加工、分選等形式進行循環利用。

自循環廢鋼品種結構較為復雜，生產性廢鋼即軋制過程中產生的邊角余料為優質的廢鋼的資源，這部分廢鋼與煉鋼成品成分一致，但工程建設、設備檢修過程中產生廢鋼鐵料就存在著較多的質量問題，而主要外購廢鋼、加工廢鋼均在廢鋼料場，此時對于廢鋼料場的配斗精準度和質量管制成為廢鋼突破配比限制的關鍵環節，此時推出有效的新型配料工藝解決了定點精放型配料的全部問題。

3 現階段企業廢鋼基地的管理現況及問題分析

目前對國內一些大規模廢鋼料場進行過調研，大多數廢鋼料場配置相近，一般包括三部分組織：一是廢配料車間，根據不同生產規模，廢鋼基地規模也各有不同，但普遍采用天車廠房的模式，用電磁盤吸裝作業配備天車稱實現配料計量。二是露天堆場一般用抓鋼機配合作業，堆場具有很強的靈活性、抓鋼機作業效率高、前期投資少存儲量大的優點，但由于近年來環境保護等因素，露天堆場揚塵較為明顯后續作業空間越來越小逐步取締。三是加工車間，將廢鋼切割加工、或者打包壓縮等，自產廢鋼回用的關鍵就在于加工環節的把控，受到加工水平和能力的制約自主加工精細處理水平一般不高，但主要優點是物料可控有效的防范了蓄意造假行為，隨著廢鋼消耗效益增加單爐有效加入廢鋼需求增大，而帶動了廢鋼打包加工的新需求。

4 搭建質量驗收管控體系把牢質量關

影響廢鋼消耗重點兩個因素，第一以質量防控為核心，建立持續健康發展的廉政、質量管控機制解決鋼鐵企業乃至行業的痛點問題，結合實際情況，針對體系環節中的問題及風險，認真梳理形成風險管控體系。第二提升廢鋼配料管控的精度，對于控制冶煉有害元素，特別是硫、磷、錫、銅殘留元素等，這些元素不受控進入到鋼水中對于后續成本控制影響巨大，大大降低了廢鋼的效益，因此從這兩方面下功夫意義重大。

4.1 重點管理汽運廢鋼的質量控制

廢鋼管理以汽運最難，汽運廢鋼之中打包塊管控最難，這是風險防控的最關鍵的一環，我們以結合料場實施采取人防與技術相結合的方式，以體系化防控為理論基礎開展了一系列的防控，整理制定了汽運驗收“八步法”防范質量、廉政風險防范被鉆漏洞，主要內容如下：

第一步，初檢，車輛到達后質檢人員現場查看車輛所載貨物與訂單、四聯單是否一致并檢查期質保書，一致后才可以放車進入下一環節驗收。

第二步，驗標，檢查打包塊必須每塊上噴漆廠家標識，這是防止造假的非常重要手段，可以實現標識追溯，主要是防止打包塊不同供應商利用漏洞混入造假打包塊造成無頭公案，通過標識就能起到很好追溯與震懾作用。

第三步，總觀，總體查驗全車打包塊的一致性，防止出現混裝次級料的現象，對于整車質量存在著差異要落實相應的扣罰或降級乃至更嚴厲的處罰。

第四步，量尺，確定打包塊尺寸是一個比較重要質檢項目，超過1m 的打包塊要落實相應的處罰，針對這些問題做為檢驗扣罰一個標準項目應該得到重視。

第五步，拆包檢查，拆包是最直接有效的質檢手段，通過拆包可以非常直接觀察打包塊內部結構，在整個廢鋼質檢的過程發揮最為重要的作用，也起到最直接有效的震懾作用。

第六步，合并扣罰，通過上述幾步對整車廢鋼已經有了較為全部的扣罰依據，結合每一項問題合并落實扣罰，提出最終的扣罰意見，逐步實現從理念層面向實際層面的轉變，將檢驗過程轉化為扣罰成果。

第七步，上傳信息，前面發生的每一個步驟都有其依據，任何一個環節都有其圖相，將這些實況的影像實時上傳到專用的質檢群里，共同監督管理，防止出現人為配合問題，這個過程是對內部人員震懾也起到保護作用。

第八步，留檔備案，前面所有過程管理的影像資料，都是整個質檢的過程，將其實時上傳并做好留檔備案，防止事件多年以后追溯不有依據，這些工作形成一個長效的追查機制，這產生的震懾作用非常大。

廢鋼料場的汽運八步法是總結實際工作的探索與實踐，是總結與升華，將信息有機整合為體系化思維，防范廉政風險發揮著重要的作用。

4.2 實施船運廢鋼“七位十八圖”管控

所謂“七位十八圖”是根據船運廢鋼批量大、質量較為單一、一經發現造假后果嚴重的特點而制定，船運廢鋼驗收一般基于實際收料為驗收依據，但實際工作對于一些可能存在著爭議的環節，對于場地很富裕的如沙鋼廢鋼基地可以采用大船批量管理，使用后整體扣雜，有些廢鋼基地在卸船過程中實現鋼、土分離稱量扣罰，這種方便最為公平但實現受多種因素影響難以推廣，對于這種先天有優勢或戰略合作不扣罰的企業不做深入探討，我們針對廢鋼場地不足，消耗量大、單獨存放有難度的情況下采用此方法流程較為適宜。

基于現場驗收、向前船體卸船過程延伸質量控制方法，將整船及卸船的各個環節劃分為8 個位置做留檔，以保證全過程的可控，此外，由于船運廢鋼的雜物數量無法分離需要人員驗證，所以料場以船體兩倉為基礎，每個倉分上、中、下三層共計6 個點位，再現場卸車、攢堆后底料、打包塊拆包以及其實密封物、結構件等共計整理出七個位置，組織對每個位置按時間順序留在三張照片做為過程記錄的依據，在船運廢鋼管理中發揮著重用作用。

4.3 結合人工智能給廢鋼驗質帶來新突破

2021年中鋼協指導下向各鋼鐵推薦廢鋼優秀解決方案工作，智能廢鋼質檢系統提供了很好的解決方法，目前在山西建龍、福建三鋼、北滿特鋼等均有較好的使用效果，山東魯麗、河鋼集團、河北鑫達、縱橫鋼鐵等很多鋼廠已經投入使用，這是廢鋼行業一次大風暴，但要結合實際結合現場現狀，實現智能與人工的相結合的方式進一步有效防范質量造假，智能廢鋼檢測系統將成為新的趨勢也是解決行為痛點非常有效的方法和途徑。

5 實現精準控制廢鋼配比促進廢鋼創效

精準控制廢鋼配比是一個比較復雜的過程，受到多重因素的影響，牽一發動全身，要實現體系化、系統化、精密化的組織統籌協調解決各種矛盾點，實現精準控制的目標。配比、存儲、效率是影響整體體系發展運行的關鍵環節，各種問題相互制約，必須系統全面統籌的解決問題。

5.1 精準管制廢鋼裝配精準化的重要意義

廢鋼鐵的受鋼材類型、雜質、報廢前用途等影響非常巨大，控制不好會產生鋼水成分出格等問題，俗話說“一分價格一分貨”不同成本對應著不同質量的廢鋼，我們目標即要保證鋼水成分“命中率”又要有較好的鋼水“收得率”這是一筆綜合賬，投入消耗時廢鋼中“有害”元素也將融入鋼水，再進行脫硫、脫磷、脫碳等又增加了冶煉時長降低出鋼量、也會增加合金的投入這是得不償失的，因此我們研究廢鋼鐵料冶煉有害元素影響最小的控制理念，組織建立高效的精益組織工藝模型，形成了適合多種制約條件下的最優管理模式，不斷顛覆了傳統的配料思路，通過新型配料模式，促進了物料分存，對不同質量的廢鋼進行分類管理，對元素進行測量形成增硫數據模型，促進在進一步降低采購成本基礎上控制廢鋼有效出鋼的前提下不斷優秀控制有害元素影響鋼水質量命中率。

5.2 不斷完善配比、優化現場配置

經過統計分析增硫效應和不斷的測定我們對采購各品種的增硫效應是有一定數據支撐的，這個過程需要做的是兩方面內容，一是優先保證可以精準的計算各型廢鋼加入量，這是一個后續測定系統的基本前提，提高配料的精準度才能正確計算并回歸出廢鋼的效率，二是不斷計算測定不同廢鋼的增硫效率，通過多配比試驗掌握最低的廢鋼配比數據，找到增硫臨界點，從而在此基礎上進行不斷的調整以達到最優的廢鋼配比。由于廢鋼來源沒有穩定性，每車到貨又可能有造假風險這些因素綜合起來構成了廢鋼的諸多不確定因素，這需要從多方面齊下手保證體系有效運行，這是一項非常重要的管理行為。

通過完善不斷調整配比、調整現場布局，使現場配料結構趨于穩定化，也在此過程摸索出了廢鋼的無害化臨界點，在此過程中總結推出了三種“增硫理論”為后續創新突破創造了條件。廢鋼斗要能在軸線上移動來完成配料過程，廢鋼斗隨車移動通過校準后的天車磅和準確的存儲結構有效的配料順序是控制的關鍵核心點。

5.3 計量系統精度提升適應配料要求

通過改善天車傳感器流程，解決定點取數為多天車協同取數，適應多點位配料，使數據共享完成協同高精度配料，以徹底解決配料不準產生的測量系統偏差，最后通過汽車過磅進行復核、復驗完成配斗操作。

5.4 有效合理的存儲模式為精準控制基礎

提升現場的存儲能力應對同規模鋼鐵廠中最小廢鋼基地的不足，提高廢鋼加工能力、合理利用堆場的有限存儲空間、實現精準廢鋼配料，同時增強廢鋼行業質量防范能力，廢鋼的存儲對于精準配料、質量控制、快速周轉均有非常重要的作用。

5.5 配比結構的探索

廢鋼配比是生產需求將不同重量的不同品種廢鋼加入轉爐達到相應的出鋼量和控制投入相對應的成本，這個配料過程已經完善體現，但并不意味著只要按相應重量的廢鋼加入到廢鋼斗上就可以達到滿意的配斗總量，廢鋼配比的結構受多重因素的影響，廢鋼品種非常多，輕型及重型廢鋼的加入比例需要不斷的調整，一般情況下打包廢鋼可以代替重型廢鋼使用，但這一部廢鋼的質量波動較大，并不是比重越大越好，重廢鋼的價格要比輕型廢鋼價格要高，因此，在能夠滿足裝斗重量符合且不增硫的情況下盡可能加入更多的輕薄、雜料有利于成本的最大控制，為了解決上述問題，現場從兩方面著手改善，一是盡可能提升設備打包作業能力，將輕廢變成重廢提升廢鋼配加價值，也適應快速生產組織需求；二以流動的形式按不同的結構實現最優的裝廢鋼。

5.6 通過廢鋼質量管控和精準配料摸索出寶貴的廢鋼管理經驗

隨著鋼廠企業的發展必然要朝“碳達峰、碳中和、短流利煉鋼”的方向去發展，這此過程以廢鋼為重要原料的煉鋼是發展的必須趨勢，在“十四五”規劃中已經明確了這一點廢鋼冶煉工作給廢鋼加入量加上層層限制，廢鋼增硫、增錫、增鋅等問題的有效解決，對于提升廢鋼消耗量，降低鐵耗目標有重大的意義，廢鋼料場質量管理體系保證了質量的優質可控，通過精準配料解決配鋼工藝上的不足，實現精準化控制，在此基礎上摸索出了廢鋼的增硫模型，實現了廢鋼配比的不斷突破是此次研究項目最大的經濟效益。

6 結語

廢鋼的消耗使用是一個很全面的學科，這里面包涵著很多內容，實現增加廢鋼消耗、降低成本的目標主要關鍵要做好三方面問題，一是控制好質量，配合有效的管控體系，二是精準配料的工藝方法，實現不同成分的有效管控，三是進一步提升效率，適應所在企業的工藝要求特點，結合轉爐特點、采購廢鋼結構特點綜合性的選擇突破口實現降本增效的目標。

在質量上下功夫，總結摸索出一套獨特的廢鋼質檢體系，通過強化管理體系和廢鋼智能管控等技術手段多措并舉將廢鋼質量的管理管控到位為生產的穩定保駕護航。

在精細管理上下功夫，創新完成配鋼工藝的進度，提升煉鋼冶煉中硫磺及殘留元素的有效控制，戰略意義重大

通過精準的配料控制，逐步摸索出了廢鋼配料經驗并不斷突破極限配鋼量，在過程中探索總結出了高效廢鋼配比。