低鐵耗下廢鋼入爐問題探討

曾垚1 ，鄧深 1 ，劉川俊 1 ，賓利文 1 ，楊劍洪 2 ，陳永金 2

（技術中心1 ，轉爐廠 2）

摘 要：針對柳鋼轉爐提高廢鋼配比以低鐵耗模式冶煉生產出現的進廢鋼卡頭、兌鐵水冒煙等問題，介紹開展的 3 種類型廢鋼包塊裝入量配斗入爐試驗，以及提出的裝斗順序、料型結構及配比等優化措施。

關鍵詞：廢鋼；低鐵耗；冒煙；卡頭；入爐順行

1 問題的提出

轉爐冶煉生產中，在同一工藝路徑條件下，廢鋼配比增大，鐵水裝入量減少，冶煉過程中礦石、造渣料加入量減少，噸鋼的原料成本明顯降低；同時，廢鋼配比增加，導致轉爐煤氣回收量減少，精煉渣料、電耗有所增加 ^[1] 。綜合以上各項成本指標數據分析，在目前廢鋼價格遠低于鐵水價格條件下，實施低鐵水耗，多吃廢鋼，能明顯降低煉鋼成本。2017 年，柳鋼轉爐廠三區車間生產 SPHC 鋼種在同一冶煉工藝路徑條件下，128 t 鐵水配加 34 t 廢鋼低鐵耗多吃廢鋼模式生產噸鋼成本，比 138 t 鐵水配加 23t 廢鋼常規模式生產噸鋼成本低 49.2 元。為進一步降低噸鋼生產成本提高經濟效益，柳鋼提高轉爐入爐廢鋼配比，以低鐵耗多吃廢鋼模式組織生產。但是入爐廢鋼配比提高后，常規裝斗順序、料型結構難以控制，導致轉爐進廢鋼卡頭、兌鐵水冒煙等問題，影響轉爐效能提升并增大環境壓力。本文針對轉爐廢鋼入爐出現的冒煙、卡斗問題，調研分析柳鋼外購廢鋼包塊質量以及轉爐廢鋼裝斗順序與結構，并開展了 3種類型廢鋼包塊裝入量配斗入爐試驗，對比分析裝入量對廢鋼入爐生產的影響。進而提出改進各類廢鋼送料配比，優化裝斗順序結構、料型配比等建議，可望促進轉爐廢鋼入爐順行。本文進行總結。

2 工況分析

2.1 廢鋼包塊類型及質量

柳鋼外購普通廢鋼包塊主要分 3 大類：拆廠包塊、精料包塊、鐵屑包塊，其中拆廠包塊和精料包塊約占 80%。拆廠包塊主要包括：船體、廠房、汽車等拆卸廢鋼 （棒型鋼、鋼板和優質鑄件以及建筑模板、鋼結構件、機械零部件等），油污、橡膠和塑料含量較少。精料包塊主要包括：各種生活用廢鋼等 （含火燒鐵、易拉罐散料），含有較多可燃橡膠、塑料和油漆等附著物料，入爐易燃燒造成冒煙。鐵削包塊主要包括：外部由冷軋沖壓片打包，內部全部為鐵屑 （含銑床加工油污），可燃油漬含量較高，入爐易燃燒造成冒煙。散料以切割料、切頭尾、螺紋鋼、熱軋板邊等為主，也有少量機械鑄件 ^[2] 。

2.2 廢鋼堆密度及尺寸

柳鋼外購廢鋼來源復雜，不同廠家廢鋼尺寸、塊度、成分、質量波動較大，嚴重制約轉爐低鐵耗生產效能提升。轉爐低鐵耗多吃廢鋼生產，廢鋼裝入量占比由 14%增加到 21%，由于廢鋼輕薄料過多、堆密度過低，導致裝斗配重時間延長、單斗配重不夠或廢鋼超出斗面，嚴重影響廢鋼班裝斗配重作業效率的提升。廢鋼的外形尺寸和塊度應保證能從爐口順利加入轉爐，廢鋼尺寸過長或輕薄料過多，嚴重影響廢鋼裝入量。同時，廢鋼入爐過程尤其是爐口偏小時容易產生廢鋼卡爐口、卡斗、搖爐二次進廢鋼等問題，從而延長進廢鋼時間，影響冶煉周期控制、轉爐效能提升 ^[3] 。增加廢鋼堆密度、嚴格控制廢鋼尺寸、合理搭配輕型重型廢鋼，有利于縮短廢鋼裝斗及入爐時間。

2.3 裝料制度及斗型

轉爐生產中，普通廢鋼裝斗配重順序結構：斗底裝生鐵、散料，斗中間裝入廢鋼包塊，斗面及斗面后部裝入渣鋼、板邊等重料，再以輕薄散料配重保證裝準率。轉爐以低鐵耗多吃廢鋼模式生產后，受金材公司廢鋼料型、配送，轉爐廢鋼池場地面積，廢鋼行車裝斗能力以及轉爐生產節奏壓力等因素的影響，存在廢鋼尺寸不受控超標，交接班廢鋼供應不足，廢鋼池料型搭配、堆放不合理，料型裝斗順序失衡等一系列問題，進而導致廢鋼裝斗順序結構不合理。單斗裝入含橡膠、塑料、油漆及油污等易燃燒冒煙物料過多，致使兌鐵水過程冒煙。

廢鋼斗長期使用，兩側鋼板中間部位大部分存在一定程度的向內凹陷現象，廢鋼斗后部包塊尤其是尺寸過長包塊在進廢鋼過程中互相擠壓容易造成卡斗。廢鋼斗型底部為弧形，裝斗時應以生鐵塊、散料墊底，凹形斗底部如果直接裝入大尺寸包塊，包塊受壓變形容易造成卡斗。而一些線材類、鋼筋類尺寸過長的廢鋼裝入量過多也是導致進廢鋼卡斗的主要原因。

3 試驗方案及結果分析

3.1 實驗方案

為分析 3 種類型普通廢鋼包塊對轉爐生產的影響，在轉爐廠三區進行廢鋼包塊裝入量配斗入爐試驗，跟蹤不同試驗條件下轉爐冒煙、卡斗的情況。試驗期間所用散料為密度較大、易導致燃燒冒煙的附著物較少、質量較好的廢鋼，具體試驗方案見表 1。同一試驗方案在確保包塊數量條件下，廢鋼配比、生鐵裝入量根據現場生產實際要求裝斗，同時，按照相同的裝料順序結構裝斗，廢鋼總裝入量不足使用優質、密度較大的散料配重。

3.2 試驗結果及其分析

（1） 轉爐廠三區拆廠包塊 10 塊、20 塊、30 塊、純包塊入爐冒煙、卡斗率見圖 1。拆廠包塊試驗數據分析：裝入量分別為 10 塊、20塊、30 塊、純包塊時，對應冒煙率分別為 20%、0%、47%、100% （其中 10 塊拆廠包塊試驗過程中有 1 爐由于供料比例失調配加部分了鐵屑包塊導致冒小煙）。拆廠包塊 10 塊、20 塊裝入量下，兌鐵水過程冒煙情況控制良好。當包塊裝入量＞30 塊時，冒煙的概率逐漸增大，整斗純包塊時冒煙率甚至達到 100%。在包塊裝入量＜30 塊時，所有試驗爐次未出現進廢鋼卡斗，當純包塊裝斗時，卡斗率上升到 8.3%。綜上所述，裝料結構中拆廠包塊的數量在 20～30 塊內能較好地控制進廢鋼卡斗及兌鐵水過程冒煙。

（2） 精料包塊內含較多可燃橡膠、塑料和油漆等附著物，易燃燒冒煙，結合現場實際情況從環保角度考慮，進行 20 塊、30 塊精料包塊裝入量入爐試驗，入爐冒煙、卡斗率見圖 1。精料包塊試驗數據分析：裝入量分別為 20 塊、30塊時，對應冒煙率分別為 6%、89%；卡斗率分別為 5.6%、0%。包塊裝入量＜20 塊時，精料包塊對進廢鋼卡斗、兌鐵水冒煙情況影響較小，當精料包塊裝入量增加到 30 塊時，冒煙率急劇上升到 89%，卡斗比例有所降低。綜上所述，精料包塊裝入量量控制在＜20 塊能有效地控制兌鐵水過程冒煙問題。

（3） 鐵屑包塊含較多油污，容易燃燒冒煙，結合現場實際情況從環保角度考慮，進行 10 塊、20 塊鐵屑包塊裝入量入爐試驗，入爐冒煙、卡斗率見圖 1。精料包塊試驗數據分析：裝入量分別為10 塊、20 塊時，對應冒煙率分別為 33%、90%。當包塊裝入量＞10 塊時，鐵屑包塊對兌鐵水過程冒煙情況影響較大，冒煙率達 33%，當包塊數量增加到 20 塊時，冒煙率上升到 90%；鐵屑包塊所有試驗爐次進廢鋼過程未出現卡斗情況。綜上所述，鐵屑包塊極易導致兌鐵水過程冒煙，應盡量控制鐵屑包塊的加入量。

4 結語

通過分析廢鋼質量、裝料順序、料型配比以及 3 種類型廢鋼包塊裝入量試驗數據，得出以下結論及廢鋼入爐順行優化建議：

（1） 在包塊裝入量相同的條件下，3 大類包塊對兌鐵水過程冒煙的影響：鐵屑包塊＞精料包塊＞拆廠包（2） 同一類型廢鋼包塊裝入量越大，冒煙的概率也逐漸增加，包塊增加到一定數量，冒煙率甚至達到 100%；

（3） 鐵屑包塊極易導致兌鐵水過程冒煙，應嚴格控制鐵屑包塊的加入量；

（4） 控制輕薄料、超尺寸包塊以及含橡膠、塑料和油污較多廢鋼包塊的采購數量，同時加大對廢鋼進廠的檢查力度；

（5） 對尺寸過長易纏繞卡斗的線材、鋼筋類廢鋼進行合理地切割、打包處理；

（6） 提高廢鋼配送能力，轉爐根據廢鋼使用情況，及時調整廢鋼報料量、現場庫存量，保證廢鋼各類料型充足；

（7） 進一步優化和規范廢鋼庫存結構、分類入庫、裝斗順序及料型結構搭配，合理控制各類料型裝入量的配比。

參考文獻

[1] 吳利國，楊海西，張覺靈.降低低鐵耗下鋼鐵料成本的實踐.河北冶金，2012， （5）：66～68，63

[2] 張巖，張紅文.氧氣轉爐煉鋼工藝與設備.北京：冶金工業出版社，2010.48～50

[3] 張江勇，俞海明.低成本煉鋼條件下廢鋼尺寸的控制實踐.甘肅冶金，2016， （5）：13～15