基于冶金工艺的高炉废钢原料应用分析

基 于冶金工艺的高炉废钢原料应用分析

屈展

陕钢集团产业创新研究院有限公司 陕西 汉中 723000

摘要：加强对冶金生产工艺中高炉废钢原料的应用，有利于提升废钢材料的利用率，从而降低生产成本。生产期间，将加入高炉废钢原料的冶金工艺作为实验组，与传统冶金工艺相对比，通过实验组与对照组的比较分析，保持所有外界条件相同，发现废钢每增加20kg/t，燃料比就会上升2.1kg/t。经过实验分析得知，废钢原料的应用能够降低燃料比，使冶金工艺的生产量大幅度提升。

关键词：冶金工艺；高炉生产；废钢原料

引言：高炉废钢是一种再生资源，中频炉使用率在降低的同时，高炉废钢原料存储量不断增加，因此高炉废钢目前被广泛应用于冶金工艺生产中。过去的冶金工艺中，添加废钢原料需要在转炉中完成，但这样做会增加电耗费用和冶金成本。凭借着高炉的还原与熔炼能力，将废钢填入高炉中，降低能源消耗，提高高炉资源利用率，大力推进碳的合理排放。

1. 高炉废钢原料的应用要求

1.1技术要求

作为一种再生资源，废钢的环保效果很好，冶金工艺生产中应用废钢材料可以有效缓解资源紧张现状，降低铁矿石的依存度。传统工艺生产中，人们会在转炉内加入废钢，或者在电炉内加入材料，这样不仅电能消耗大，且生产效果不明显。高炉内添入废钢原料可以提高生产率，且具有较强的环保优势。废钢材料是还原后的金属，只需要加热将其熔化为铁水即可，高炉上料期间添入废钢原料，不仅可以提升冶金生产率，还能降低燃料比，只需要调整废钢原料力度大小就能调节料床透气性。将废钢作为冶金的基础原料，利用破碎机对废钢原料捶打和挤压，经过一系列加工工序得到大小和形状相同的废钢材料。要求废钢原料粒级保持在20-90mm范围内，低于20mm和超出900mm粒级粒度比例应在5％以上，原料中不能有块状问题，必须保证原料整齐。将高炉内加入废钢原料的冶金工艺作为本次研究的实验组，将电路内加入废钢原料的冶金工作作为对照组。实验组内的原料优选氧化腐蚀较轻的废钢，原料内不能有氧化铁皮，也不能有不符合生产标准的钢球等材料。

1.2工艺要求

将加工后的废钢原料导入高炉，在称量装置的应用下经过振动给料机和可调节式排料门，将材料传输到运输皮带，同时与矿石一同送入高炉内。整个生产流程的工艺要求如下：（1）要求废钢原材料的尺寸在5-8cm范围内，防止尺寸扩大造成堵料问题。（2）明确废钢原料的加入量。已知高炉最大批重是35t，矿比堆重和废钢堆比重分别时1.7t/m³和3.3t/m³，每批加入2.5t的废钢原料量。（3）安排大铲车，配备1名司机与工人。（4）控制加入模式，为保护料车不受废钢原料的磨损，且不会对炉顶设备造成影响，所以每批废钢原料尽量安排在后面，先加入其它材料，最后添入废钢。（5）做好燃料比的补偿。经过计算得知，1t的废钢原料加入焦量是120kg，如果高炉废钢原料的加入量每批是2.5t，那么可以将300kg作为补偿量。（6）日常工艺生产期间做好设备的日常检修与维护保养，称斗上有格网，建议定时清理该部分，避免皮带撕裂或者破损。与此同时，做好相应设备设施的日常维护，在保养期间遇到异常应及时展开维修，防止出现安全生产事故。

1.3制度要求

实验之前，做好顶仓、筛分以及磁性管理，保证每批冶金材料都能配备合适的原料，将废钢原料均匀的进行配备，以便后续冶金工艺当中计算生产量，实现对负荷的有效调节。在企业内加强冶金工艺废钢原料制度管理，明确各项参数。重量限制方面，要求球团原料保持在34500kg；烧结原料9230kg；块状原料5400kg；焦炭与焦丁原料1600kg；废钢原料1000kg。冶金工艺生产中，由于原料形状和大小各异，筛分时对于没有达到标准的材料应予以剔除，并在称量环节将其筛落。由于冶金工艺生产中的原料存在磁性，建议在上料皮带位置设置除磁器，同时在添加机型废钢原料的过程中停止设备运行。对比实验组和对照组的炉况，了解装料罐容积上线，添加废钢原料的时候应确保批重不会改变，由于废钢原料属于颗粒状，实验期间可能会影响结果，所以两组依然采用原本的布料方式进行冶金工艺生产^[1]。

2. 冶金工艺中高炉废钢原料的实践应用研究

2.1生产前准备工作

废钢原料在经过充分还原后得到的金属不仅含铁量高，且杂质少。融化为液态时不需要额外消耗能源，还原熔炼时间较多，通过加热熔化就能达到预期效果，钢铁企业在冶金生产期间组织开展高炉添加废钢，对资源充分利用与生态环境管控有着至关重要的作用。生产之前需要做好相应准备工作，比如在炉料结构的熔滴性能实验中，按照烧结矿72％、球团矿22％、块矿6％的配比选择实验装置，发现炉料软化期间，废钢材料比增加程度提升，在达到9.09％的时候，染化效果显著提升，此时高炉中部和上部区域的透气性不理想。与此同时，废钢比在增加的同时，炉料最大压差有所下降，随着废钢原料在高炉内填入比例的增加，能够改善炉料熔化至炉渣的透气性。经过实验分析得知，当废钢比处于9％以内的时候，此时不会对高炉冶金工艺产生影响，冶金工艺生产量有所保障。高炉中熔化1t的废钢原料，计算焦炭的消耗量。焦炭发热量为每千克24500KJ，在高炉冶金中的热量利用率为85％左右，将废钢原料加热至1450℃的时候，原料熔化耗热可以达到每千克1320KJ，得知每熔化1t的废钢原料就会消耗63.39kg的焦炭。废钢原料中的含铁量是98％，渗碳量为4.5％，熔化1t的废钢原料渗碳焦炭量在124.43kg左右，这方便后期矿焦负荷的科学调整。由于废钢原料透气性保持在焦炭与矿石透气性之间，向高炉填入废钢时应加宽布料平台，填入后由于高炉上部吸热会产生顶温下降的问题，布袋位置结灰，从而堵塞管道，导致煤气回收难度较大。

2.2高炉废钢应用结果分析

分析不同冶金工艺下的冶炼效果，对比各项经济指标，计算燃料比。经过计算发现，实验组的平均生产量为5398.6t；冶炼强度为1.55；高炉单耗中废钢原料和矿石原料分别消耗27kg·t^-1和1728kg·t^-1；燃料比为546.对照组中，冶炼工艺的平均生产量是5023.7t，比实验组少了374.0t；冶炼强度为1.05；电炉单耗中废钢原料和矿石原料的消耗分别是8kg·t^-1和1749kg·t^-1；燃料比为523。经计算发现无论是富氧率、热风温度，还是废钢原料利用率，实验组都比对照组好。根据实验燃料消耗情况和冶炼生产结果，发现操作期间为实现高炉稳定运行，焦炭负荷量比较性，但由于废钢原料被充分利用，使焦炭依然能保持在每吨474kg的水平上。

在高炉内加入废钢原料能够在较大程度上提升冶金燃料比，提高废钢利用率，不仅可以保障冶金质量，还能避免资源的不必要浪费。分析高炉内加入废钢原料时产生的经济效益，得知经济效益与材料价格有关联。随着市场上矿石价格成本的降低，废钢原料效益也会下降。实验中发现，填入废钢原料并不会使冶金成本下降，但可以提高工艺质量^[2]。

总结：总而言之，经过实验研究发现，高炉内加入废钢原料后的冶金工艺产量更高，与电路或者转炉填入废钢的方式相比，高炉冶金工艺的燃料比更高，且冶金工艺生产量更大。由于当前冶金工艺受到价格上的限制，废钢原料在填入后不能降低生产成本，但是可以增加产量。面对这一情况，生产企业应具体结合自身预算，按照生产成本支出选择生产工艺方式。

参考文献：

[1]周颖.浅谈放射性检测技术在炼钢厂废钢验收的应用[J].冶金管理,2021(11):159-160.

[2]李宏剑.低铁耗背景下废钢入炉技术问题探讨[J].冶金管理,2020(19):1+151.