隨著國(guó)內(nèi)廢鋼積蓄量的逐步增加以及取締“地條鋼”帶來(lái)的廢鋼價(jià)格的降低，我國(guó)的廢鋼資源總量將不斷增加。近年來(lái)，我國(guó)廢鋼鐵產(chǎn)量逐年遞增，國(guó)內(nèi)廢鋼積蓄量不斷增加，預(yù)計(jì) 2020年我國(guó)鋼鐵蓄積量將達(dá)到100億噸，廢鋼年產(chǎn)出量超過(guò)2.1億噸；2025年，我國(guó)鋼鐵蓄積量將達(dá)到120億噸， 廢鋼年產(chǎn)出量超過(guò) 2. 7億噸；2030年，我國(guó)鋼鐵蓄積量達(dá)到132 億噸，廢鋼年產(chǎn)出量超過(guò)3.2億噸。隨著我國(guó)鋼鐵蓄積量和廢鋼資源的增加，以及廢鋼價(jià)格優(yōu)勢(shì)的凸顯，在未來(lái)20年內(nèi)，我國(guó)廢鋼資源總量將相對(duì)充足。

由于廢鋼資源總量的增加以及廢鋼價(jià)格的降低，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)開始通過(guò)提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的方法來(lái)節(jié)約煉鋼成本，降低環(huán)境污染和提高生產(chǎn)效益。目前提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的方法主要包括：鐵水罐加廢鋼及預(yù)熱、廢鋼槽加廢鋼及預(yù)熱、爐后加廢鋼及預(yù)熱等。本文通過(guò)系統(tǒng)介紹當(dāng)前提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的方法，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)描述無(wú)錫新三洲特鋼有限公司研發(fā)的一種提高轉(zhuǎn)爐廢鋼添加比例的方法（簡(jiǎn)稱JL法）。

1  提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的措施

1.1  鐵水罐加廢鋼及預(yù)熱方法^[1]

鐵水罐加廢鋼及預(yù)熱方法常見的主要包括：鐵水罐直接加廢鋼、鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱、鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱＋鐵水罐加蓋。下面結(jié)合國(guó)內(nèi)部分生產(chǎn)廠家進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1.1  鐵水罐直接加廢鋼

鐵水罐直接加廢鋼的工藝流程為：鐵水罐兌鐵后→加入廢鋼碎料→高爐接鐵水→兌入轉(zhuǎn)爐。國(guó)內(nèi)興寶鋼鐵公司、天津天鋼聯(lián)合特鋼公司采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)包括：①可以增加轉(zhuǎn)爐廢鋼用量約為2 %~5 % ；②可以提高鐵水罐壽命，減少鐵水罐耐材消耗；③投資少，操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼必須是廢鋼碎料，且投資一定數(shù)量的廢鋼加入設(shè)備；②廢鋼加入量受鐵水罐容量、出鐵溫度限制。

1.1.2  鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱

鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱的工藝流程為：鐵水罐兌鐵后→加入透氣性廢鋼→預(yù)熱到600℃～900℃→高爐接鐵水→兌入轉(zhuǎn)爐。國(guó)內(nèi)包頭大安鋼鐵公司采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)包括：①可以增加轉(zhuǎn)爐廢鋼用量約為5 %~8 %，且廢鋼加入量受出鐵溫度限制較少；②可以提高鐵水罐壽命，減少鐵水罐耐材消耗；③減少鐵水罐熱損失。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼必須是透氣性好的廢鋼，且投資一定數(shù)量的廢鋼加入設(shè)備和一定數(shù)量的鐵水罐烘烤器；②廢鋼加入量受鐵水罐容量限制。

1.1.3  鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱＋鐵水罐加蓋

鐵水罐加廢鋼＋預(yù)熱＋鐵水罐加蓋的工藝流程為：鐵水罐兌鐵后→加入透氣性廢鋼→加蓋保溫至預(yù)熱站→廢鋼預(yù)熱到600℃~900℃→高爐接鐵水→加蓋保溫至煉鋼廠→兌入轉(zhuǎn)爐。河北敬業(yè)鋼鐵公司采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)包括：①可以減少鐵水運(yùn)輸過(guò)程溫降20℃~30℃，鐵水每升高1℃，轉(zhuǎn)爐增加廢鋼用量約0.3 kg/℃；②可以提高鐵水罐壽命，減少鐵水罐耐材消耗；③減少鐵水罐熱損失；④廢鋼加入量受出鐵溫度限制非常小。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼必須是透氣性好的廢鋼；②廢鋼加入量受鐵水罐容量限制；③投資大，除了增加一定數(shù)量的廢鋼加入設(shè)備和鐵水罐烘烤器外，還需要為每臺(tái)鐵水罐車增加1套鐵水罐加蓋裝置。

1.2  廢鋼槽增加廢鋼用量方法^[2]

1.2.1  廢鋼槽預(yù)熱裝置

廢鋼槽預(yù)熱裝置的工藝流程為：透氣性廢鋼→加入廢鋼槽→預(yù)熱到500℃~700℃→吊車吊運(yùn)→加入轉(zhuǎn)爐。國(guó)內(nèi)包頭大安鋼鐵公司、河北敬業(yè)鋼鐵公司采用了該方法工藝。此工藝簡(jiǎn)單，投資較少，可以增加廢鋼用量5%~6%。

1.2.2  加熱爐預(yù)熱廢鋼

加熱爐預(yù)熱廢鋼的工藝流程為：打包廢鋼→加熱爐預(yù)熱到600℃~800℃→加入廢鋼料槽→補(bǔ)加廢鋼碎料→運(yùn)輸?shù)睫D(zhuǎn)爐廢鋼工段→加入轉(zhuǎn)爐。天鋼聯(lián)合特鋼采用了該方法工藝。此工藝的特點(diǎn)是：①可以增加轉(zhuǎn)爐廢鋼用量約為3 %~4 %；②占地面積大、工序復(fù)雜、投資大、廢鋼必須是打包廢鋼；③運(yùn)輸過(guò)程中，廢鋼散熱快，入爐廢鋼的平均溫度只有300℃~400℃；④在運(yùn)輸過(guò)程冒煙，污染環(huán)境。

1.2.3  回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱廢鋼

設(shè)置在轉(zhuǎn)爐加料跨廢鋼工段的回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱廢鋼的工藝流程為：廢鋼碎料→干燥窯，500℃~700℃→回轉(zhuǎn)窯，烘烤600℃～800℃→廢鋼槽→廢槽車運(yùn)輸至吊運(yùn)位置→車間吊車→加入轉(zhuǎn)爐。天鋼聯(lián)合特鋼除了采用加熱爐預(yù)熱廢鋼，也采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)包括：①可以增加廢鋼用量3%~4%；②可以連續(xù)預(yù)熱廢鋼；③預(yù)熱溫度容易控制、預(yù)熱均勻，熱效率高；④預(yù)熱的廢鋼量大。缺點(diǎn)包括：①必須是廢鋼碎料；②占地面積大、投資高；③運(yùn)輸過(guò)程中，廢鋼散熱快。

1.3  爐后增加廢鋼用量方法^[2]

1.3.1  鋼包預(yù)熱廢鋼

鋼包預(yù)熱廢鋼的工藝流程為：合格的打包廢鋼→加入鋼包→預(yù)熱裝置預(yù)熱到600℃~800℃→鋼包車運(yùn)輸?shù)匠鲣撐?rarr;轉(zhuǎn)爐出鋼→底吹氬氣攪拌→吊運(yùn)至鋼包爐。天鋼聯(lián)合特鋼、興寶鋼鐵公司采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是廢鋼預(yù)熱速度快。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼與鋼水混合后溫度必須高于鋼種的液相線溫度；②廢鋼必須是合格打包廢鋼；③必須吹氬攪拌；④廢鋼加入量取決于出鋼溫度，如果后續(xù)沒有升溫設(shè)施，則不能加入廢鋼。

1.3.2  爐后設(shè)置預(yù)熱廢鋼料倉(cāng)

爐后設(shè)置預(yù)熱廢鋼料倉(cāng)的工藝流程為：合格的廢鋼碎料→底開式料罐→料倉(cāng)→預(yù)熱到 600℃~800℃→振動(dòng)給料器→中間稱量料倉(cāng)→鋼包。天鋼聯(lián)合特鋼在采用鋼包預(yù)熱廢鋼的同時(shí)，也采用了該方法工藝。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是廢鋼預(yù)熱速度快。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼與鋼水混合后溫度必須高于鋼種的液相線溫度；②廢鋼必須是合格廢鋼碎料；③必須吹氬攪拌；④廢鋼加入量取決于出鋼溫度，如果后續(xù)沒有升溫設(shè)施，則不能加入廢鋼。

1.3.3  轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中加入廢鋼

轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中加入廢鋼的工藝流程為：鋼包車運(yùn)輸?shù)睫D(zhuǎn)爐出鋼位置→轉(zhuǎn)爐出鋼→根據(jù)出鋼溫度加入適量的廢鋼碎料→底吹氬氣攪拌→吊運(yùn)至鋼包爐（控制鋼水溫度高于鋼種的液相線溫度）。天鋼聯(lián)合特鋼也采用了該方法工藝。此工藝的特點(diǎn)：①?gòu)U鋼與鋼水混合后溫度必須高于鋼種的液相線溫度；②廢鋼必須是合格廢鋼碎料；③必須吹氬攪拌；④廢鋼加入量取決于出鋼溫度，如果后續(xù)沒有升溫設(shè)施，則不能加入廢鋼。

1.4  LF 鋼包爐加入廢鋼方法^[1]

LF鋼包爐加入廢鋼的工藝流程為：合格的廢鋼碎料→加入料倉(cāng)→預(yù)熱裝置預(yù)熱到600℃~800℃→振動(dòng)給料器→中間料倉(cāng)→鋼包→電極加熱、吹氬攪拌→吊運(yùn)去連鑄。國(guó)內(nèi)石鋼京城裝備技術(shù)有限公司、山西海鑫鋼鐵、天鋼聯(lián)合特鋼采用在LF中加廢鋼的方法。此工藝的優(yōu)點(diǎn)是廢鋼預(yù)熱速度快。缺點(diǎn)包括：①?gòu)U鋼加入速度必須與LF鋼包爐變壓器功率輸入功率相匹配；②廢鋼必須是合格廢鋼碎料；③必須吹氬攪拌；④運(yùn)行成本高，在廢鋼價(jià)格非常低時(shí)才可以考慮。

2  JL法及生產(chǎn)操作實(shí)踐

目前，廢鋼預(yù)熱的工藝方法主要有鐵水包（罐）加熱法、廢鋼斗加熱法等，其加熱工藝主要為煤氣通過(guò)燒嘴燃燒，從廢鋼上方直接進(jìn)行燃燒加熱。該工藝方法存在加熱時(shí)間長(zhǎng)、熱效率低、廢鋼受熱溫度不均勻等問(wèn)題。

當(dāng)前廢鋼預(yù)熱后的入爐方法主要是依賴搖爐和廢鋼斗直接倒入，該方法不僅廢鋼加入量受到一定限制，同時(shí)由于搖爐停止吹煉也減緩了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)節(jié)奏。

針對(duì)上述廢鋼預(yù)熱、加入方式等出現(xiàn)的技術(shù)弊端，無(wú)錫新三洲特鋼有限公司積極研發(fā)了一種提高轉(zhuǎn)爐廢鋼添加比例的方法（簡(jiǎn)稱JL法）。JL法通過(guò)高溫?zé)犸L(fēng)對(duì)廢鋼進(jìn)行自下而上的連續(xù)加熱，采用高位上料工序和低位上料工序合理搭配，控制高位和低位廢鋼加入的比例、順序和時(shí)間，進(jìn)而提高廢鋼加入量和加快轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏。

2.1  廢鋼連續(xù)加熱

廢鋼加熱系統(tǒng)如圖1所示。將廢鋼加入到預(yù)熱倉(cāng)內(nèi)，預(yù)熱倉(cāng)的下錐體內(nèi)壁上盤繞設(shè)置有多層布風(fēng)管道，每層所述布風(fēng)管道上間隔均勻的設(shè)置有多個(gè)朝向倉(cāng)體內(nèi)的布風(fēng)孔，熱風(fēng)爐內(nèi)煤氣通過(guò)燃燒器燃燒，將鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的常溫空氣加熱成高溫?zé)犸L(fēng)，高溫?zé)犸L(fēng)的溫度為800℃~1000℃，通過(guò)送風(fēng)管送至布風(fēng)管道內(nèi)，高溫?zé)犸L(fēng)由下而上穿過(guò)倉(cāng)體內(nèi)的廢鋼，將廢鋼均勻加熱至500℃~600℃。通過(guò)高溫?zé)犸L(fēng)由下而上穿過(guò)廢鋼，廢鋼與高溫?zé)犸L(fēng)接觸面積大，廢鋼加熱量大，加熱更均勻。加熱廢鋼后的熱風(fēng)溫度降至80℃以下，之后通過(guò)除塵系統(tǒng)排出預(yù)熱倉(cāng)。

低位廢鋼加熱工序與高位連續(xù)廢鋼加熱工序相同。

圖1 廢鋼連續(xù)加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1— 熱風(fēng)爐；2—送風(fēng)管；3—廢鋼；4—預(yù)熱倉(cāng)；5—除塵系統(tǒng)

2.2  高、低位配合上料

2.2.1低位上料

圖2 低位上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1— 低位預(yù)熱倉(cāng)；2—廢鋼加料斗；3—移動(dòng)平車；4—板式輸送機(jī)；5—第一地下受料倉(cāng)

低位上料系統(tǒng)如圖2所示。第一地下受料倉(cāng)內(nèi)的預(yù)熱廢鋼通過(guò)板式輸送機(jī)送入低位預(yù)熱倉(cāng)內(nèi)通過(guò)高溫?zé)犸L(fēng)加熱；達(dá)到加熱溫度500℃～600℃后的廢鋼由低位預(yù)熱倉(cāng)底部的出料口進(jìn)入廢鋼加料斗內(nèi)，由移動(dòng)平車將廢鋼斗移出后由上料行車直接吊運(yùn)裝入已搖爐至裝料位置的轉(zhuǎn)爐內(nèi)，由于上料過(guò)程產(chǎn)生的熱損失，低位廢鋼入爐時(shí)的溫度為400℃~500℃。預(yù)熱后的低位廢鋼在吹煉前一次性加入到轉(zhuǎn)爐中，加入比例為廢鋼總加入量的55%～70%。

2.2.2  高位連續(xù)上料

圖3 高位連續(xù)上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1— 第二地下受料倉(cāng)；2—廢鋼提升系統(tǒng)；3—皮帶輸送機(jī)；4、8—溜管；5—高位預(yù)熱倉(cāng)；6—振動(dòng)給料機(jī)；9—轉(zhuǎn)爐

高位連續(xù)上料系統(tǒng)如圖3所示。第二地下受料倉(cāng)內(nèi)的廢鋼通過(guò)廢鋼提升系統(tǒng)輸送到設(shè)定高度，再通過(guò)皮帶輸送機(jī)送至高位料倉(cāng)處，廢鋼通過(guò)進(jìn)料溜管進(jìn)入高位預(yù)熱倉(cāng)內(nèi)加熱，達(dá)到加熱溫度500℃~600℃的廢鋼通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)入高位預(yù)熱倉(cāng)下方的稱量倉(cāng)稱重，再通過(guò)溜管進(jìn)入轉(zhuǎn)爐中，由于高位上料是連續(xù)上料過(guò)程，熱損失比低位上料熱損失小，高位廢鋼入爐時(shí)的溫度450℃~500℃。預(yù)熱后的高位廢鋼在吹煉后開始加入，在拉碳前結(jié)束添加，加入時(shí)間為3min~8min，此時(shí)為了保證生產(chǎn)節(jié)奏和降低能耗，不再停爐加入低位廢鋼。因?yàn)楦呶粡U鋼可連續(xù)加入且熱損失小，且吹煉之后，轉(zhuǎn)爐內(nèi)產(chǎn)生足夠的熱量，因此應(yīng)盡可能提高其加入量，充分利用轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量，但是受到加料溜管和高位上料能力的限制，為了達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益，最終控制高位廢鋼的加入比例為廢鋼總加入量的30%~45%。

通過(guò)高、低位配合加料，大大提高了總廢鋼的加入量，轉(zhuǎn)爐煉鋼總廢鋼添加比達(dá)到40%~50%，降低了生產(chǎn)成本，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，減少了環(huán)境污染，提高了生產(chǎn)效益。

3  結(jié)論

（1）利用熱風(fēng)爐將空氣進(jìn)行加熱，高溫?zé)犸L(fēng)在預(yù)熱爐內(nèi)自下而上加熱廢鋼，使得預(yù)熱倉(cāng)下部的廢鋼溫度升高，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到入爐溫度和需求量的要求，廢鋼加熱均勻，加熱速度快，加熱溫度高，可達(dá)到500℃~600℃。

（2）低位上料工序采用吹煉前一次性加入方式，廢鋼添加比例為廢鋼總加入量的55%~70%；高位上料工序采用連續(xù)上料方式，在吹煉后開始加入，拉碳前結(jié)束，加入時(shí)間為3min~8min，廢鋼添加比例為廢鋼總加入量的30%~45%。

（4）高低位配合加料，使得轉(zhuǎn)爐煉鋼總廢鋼添加比達(dá)到40%~50%，降低了生產(chǎn)成本，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，減少了環(huán)境污染，提高了生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]  孫建新,張繼強(qiáng).提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的整體解決方案.煉鋼,2018(10):19-25.

[2]  張志偉. 提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比研究綜述. 柳鋼科技, 2018(1):6-9.