SMM12月28日讯：在由广东省佛山市禅城区人民政府指导、上海有色网（SMM）与上海期货交易所共同主办的2022SMM有色金属产业年会暨2022SMM黑色产业年会暨大宗商品贸易高峰会-再生金属产业论坛上，安徽省郎溪县鸿泰钢铁有限公司厂长兼总工程师曹亚林，结合钢企对废钢加工企业的要求，分析生产实践过程中不同废钢料型在炼钢过程中的应用及回收率，并分享Quantum量子电炉最新设备和技术。
炼钢工艺技术离不开电炉，电炉通过供电和供氧方式冶炼，以冶炼品种钢为主。电炉炼钢成品包括中厚板、棒材、带钢、线材、异型钢等。
一、钢企对废钢加工企业的要求
有这么一种说法，废钢产业是钢铁企业生产、生存的前提条件和能源供应，因为废钢是本身带有能量和能源的炼钢原材料。
废钢铁是在废金属回收中黑色金属废科的统称。它包括废钢、废铁、渣钢、氧化废科等几大类别，有碳素废钢、合金废钢、钢屑、铁屑、氧化屑、轻薄科、钢渣等十几个品种。按不同的规格标准和质量要求合理规划、分清品种，即便于充分利用，又有利于生产。废钢铁按目前的习惯分法大体有四大类十几个品种。详细废钢铁分类和标准如下：
钢企对于废钢的要求之一是洁净废钢。废钢如果含有泥沙和铁锈，在冶炼中就会增加渣量，降低回收率和炉渣碱度，加剧了对碱性炉墙的侵蚀，对电炉炉体寿命带来不利影响。
如果废钢炉料少带入1%的泥沙夹杂，就相对可少造1%的渣量，可节电4kW·h/t。同样，炉料回收率每提高1%，将可降低冶炼电耗4kW·h/t。此外，生锈的废钢含有不少结晶水，在冶炼中由于受热分解，因此，铁锈多不仅会导致钢液中的含氢量增加，直接影响钢的质量，而且会降低废钢和合金元素的回收率。此外，还要注意废钢内严禁混有密封容器和易爆物品，否则会对设备和安全造成严重伤害。
钢企对于废钢的要求之二是干燥废钢。如果入炉原材料含有大量的水份，对钢质量带来影响也是明显的，而为了排除水份，还直接影响到电耗的升高。根据理论计算，要排除炉料中1%的水份，最少要增加7Kwh/t的电能。尤其在南方，由于雨水多、天气潮湿，废钢容易生锈，造成熔化时火焰大、熔清渣量多、废钢回收率低、冶时延长、电耗升高。
废钢预热式电炉高温烟气全部通过废钢后由四孔排出，如果废钢内水分含量大，水分吸收大量烟气温度，造成烟气温度低，废钢预热温度烟气下降，直接影响废钢预热效果，而且造成除尘设备的损坏和环保压力增加。
要求之三是成分稳定。冶炼中对入炉废钢的化学成份应基本明确、且力求稳定。如果废钢来源不明，没有合理分类，其化学成份难于掌握，经常易造成产品有害元素超标。目前电炉公称容量都在100吨以上，钢水报废损失巨大。后道工序中断，成本增加和影响难以估算。
要求四是成分稳定。以量子电炉为例，竖井容积小约70m3，竖井上部打开进行装料，开口尺寸为4000mm×5000mm，尺寸大废钢无法加入竖井中，如果尺寸长的废钢集中在一起会相互搭接堵在加料口，而且竖井无法压料，只能停电人工处理，竖井上部加料口为19m高，连接四孔烟气出口，劳动强度和工作环境恶劣，影响生产效率。废钢尺寸过大影响堆比重，增加加料次数，影响生产节奏。竖井高度为5m，下部为手指密封装置，如果废钢单重过大，垂直下落冲击力大，会造成手指装置损坏。量子电炉要求废钢长度不得长于1500mm ，单重不超过500kg。
因此对于废钢质量管理来说，要做到严把入口关、严格废钢分类与尺寸、实现废钢再利用，同时还应与优质供应商合作。
二、不同废钢料型在炼钢过程中的应用及回收率实践
业内皆知，电炉炉型、设备控制、冶炼工艺和品种、炉盖旋开式加料和连续加料、废钢预热系统、加铁水比例等不同都决定电炉所需的废钢堆比重、等级搭配的要求是不一样的。在生产过程中，仅按价格选择低廉的轻薄废钢，但其收得率很低，钢水极易过氧化，渣中Feo含量高，钢铁料消耗增加。选择高价的重型废钢，虽然收得率高，但电极穿井困难，电能利用率低，电耗高，由于不能及时埋弧操作，会造成炉内沸腾跑钢，钢铁料消耗大大增加，尤其对废钢预热的炉型由于换热面积小优势更无法体现。每台电炉在不同的冶炼周期都有最佳的废钢搭配方式，在这种方式下冶炼能降低钢铁料消耗两个百分点。
所以，电炉废钢配料原则是：先重后轻，重废比例20%，中废50%，轻废30%；先高碳后低碳，配碳量0.60%；废钢平均堆比重0.8-0.9t/m3。
电炉废钢料型选择及特点
目前全国电炉都在逐步升级改造为废钢预热式连续加料的先进电炉，以最流行的consteel电炉和量子电炉为例，应注意以下几点：
1、生铁或机生铁前期配入量10%，重废10%，单重不超过500Kg，目的保证配碳量，增加搅拌效果，保证钢水流动温度均匀，减少碳粉用量，提高冶炼节奏，提高废钢堆比重，减少装料次数，提高废钢回收率。因为consteel电炉和量子电炉都在冷区加料，重废量过大影响废钢预热效果和废钢融化速度。
2、破碎料堆比重高，杂质含量少，回收率高深受电炉企业欢迎，由于价格高使用量受到限制，对废钢预热式电炉配入量不能超过10%，因为破碎料透气性差，预热温度低，粘为一团不易融化影响冶炼节奏而且容易同预热设备熔在一起造成设备损坏，必须分段加入。
3、钢筋压块和杂压块单重低于500Kg，使用效果和破碎料类似，但回收率偏低，钢筋压块由于合金含量高，钢企广泛使用在电炉出钢前加入到钢包中，增加废钢回收率和合金回收率，降本增益效果很好。
4、碎刨花废钢预热电炉基本停用，主要原因是刨花中油和水的含量高，收到率很低，有部分刨花在预热过程中被烟气抽到除尘器中，对除尘设备和布袋伤害较大，但因为刨花价格相对较低，钢企也在使用将刨花压成100 公斤使用量8%。
5、剪切料是钢企最主要的废钢原料，70%以上都为剪切料，堆比重合适，杂质含量少，回收率稳定。
实践得知，通过降低钢铁料消耗可提高回收率。需要减少废钢内部的杂质含量，保证废钢的金属含量；根据所炼钢种和工艺要求进行科学合理配料；减少钢水下炉及合格钢水的浪费,提高连铸连浇炉数；根据不同料型和炉况采用适当的冶炼工艺，包括供电制度，供氧制度，造渣制度，喷碳制度等。
三、Quantum量子电炉最新设备和技术
电炉炼钢三大成本在于钢铁料消耗、电极消耗、冶炼电耗，降低三大消耗有许多措施，但只能改善指标不能改变电炉和转炉成本上的差异，要改变唯一办法就是采用世界最先进的电炉冶炼设备和技术。量子电炉在设备和技术方面保证了产量增加、钢铁料消耗、电耗和电极消耗的降低。
同普通电炉比较，量子电炉有六大优势。
第一，冶炼时间减少26min，缩短30%，平均冶炼时间短于34分钟/炉,而普通电炉为60分钟/炉，也就是说同一公称容量量子电炉比普通电炉年产钢量增加50%。
第二，量子电炉比普通电炉冶炼电耗下降120kwh/吨钢，降幅约30%，低于280kwh/吨钢，而普通电炉为400kwh/吨钢。
第三，同一类型废钢量子电炉比普通电炉钢铁料消耗下降50-60kg/吨钢，达到1063kg/吨钢，废钢回收率提高3-4百分点，普通电炉为1117kg/吨钢。
第四，量子电炉炉容比普通电炉大20%以上，留渣、留钢量大，炉下渣量减少15%，降低了含铁元素损失。
第五，量子电炉采用平熔池操作，电炉电极消耗小于0.7kg/吨钢，而普通电炉电极消耗2.8kg/吨钢。
最后，量子电炉具有炉顶氧碳喷枪和高效的底吹技术，能保证很好的泡沫渣和控制渣中Feo含量，提高废钢收到率，根据已投产的量子电炉钢厂实际数据，轻薄废钢收到率＞93%，重废收到率能达到95%。
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