趙春華 龔雅林 馮玉和

(中國(guó)一重集團(tuán)鑄鍛鋼事業(yè)部煉鋼廠，黑龍江161042)

中國(guó)一重集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱一重)生產(chǎn)的合金鋼占生產(chǎn)總量的70%以上，煉鋼使用的鋼鐵料大多是鍛造和機(jī)加下來(lái)的返回廢鋼。產(chǎn)品中合金品種多、數(shù)量大，特別是鉻、鎳、鉬合金使用量非常大，如加氫、電站、支承輥等都需要大量的合金。近幾年，國(guó)內(nèi)鋼鐵價(jià)格居高不下，特別是鐵合金的價(jià)格迅猛增長(zhǎng)，合理利用含鉻、鎳、鉬合金的廢鋼是節(jié)能減排、降低煉鋼成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。

1 庫(kù)存現(xiàn)狀

一重?zé)掍摰闹饕に嚶肪€為電爐(EAF)+爐外精煉(LF)+真空去氣(VD)。電爐采用廢鋼、生鐵冷裝法冶煉鋼水，廢鋼所占比例為80%～90%，生鐵為10%～20%。廢鋼的來(lái)源以自產(chǎn)廢鋼為主，約占廢鋼總量的60%。2009年我公司內(nèi)部回收重廢鋼12萬(wàn)多噸，鋼屑7萬(wàn)多噸，其中含鉻、鎳、鉬廢鋼占全部廢鋼總量的2/3以上。到目前為止，我公司的廢鋼鋼種及主要合金化學(xué)成分見(jiàn)表1。

2 含鉻、鎳、鉬合金廢鋼的分類(lèi)

鉻可以提高鋼的硬度、強(qiáng)度、耐蝕性、耐磨性、淬透性，易獲得較高的表面光潔度。鎳可提高鋼的強(qiáng)度、低溫韌性和抗腐蝕能力，同時(shí)還不會(huì)明顯降低鋼的韌性。鉬作為鋼合金化元素，可以提高鋼的強(qiáng)度，特別是高溫強(qiáng)度和韌性，提高鋼在酸堿溶液和液態(tài)金屬中的抗蝕性以及鋼的耐磨性并改善鋼的淬透性、焊接性和耐熱性。因此，鉻、鎳、鉬是軋輥鋼、合金工具鋼中普遍添加的有益合金元素[1]。

廢鋼中鉻含量較高必然引起電爐冶煉時(shí)鐵液鉻含量升高，高鉻鐵液脫磷是21世紀(jì)特殊鋼冶煉的重要課題[2]。因此冶煉軋輥鋼、合金工具鋼是在脫磷保鉻的矛盾中進(jìn)行的。脫磷主要有氧化法脫磷和還原法脫磷，一重?zé)掍摬捎玫氖茄趸摿?。高鉻鐵母液采用氧化法脫磷時(shí)如果碳含量較高會(huì)引起渣粘度過(guò)高，鋼液流動(dòng)性差，脫磷困難。鎳、鉬在冶煉過(guò)程中不能用化學(xué)方法去除，因此，合理的廢鋼分類(lèi)是完善備料工藝的必要條件。

廢鋼分類(lèi)的原則是盡可能把C、Si、Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素相近的劃為一組。一重主要按照C、Cr、Ni、Mo進(jìn)行劃分，含Cr、Ni、Mo廢鋼部分分類(lèi)見(jiàn)表2。

3 備料工藝

備料工藝是在完善廢鋼分類(lèi)的基礎(chǔ)上對(duì)煉鋼車(chē)間提出的成分要求進(jìn)行選擇性備料。冶煉含鉻、鎳、鉬合金的鋼種過(guò)程中：

表1 鉻、鎳、鉬合金廢鋼鋼種及化學(xué)成分Table 1 The chemical composition of Chromium, nickel, molybdenum alloy steel scrap

表2 部分鉻、鎳、鉬合金廢鋼分類(lèi)Table 2 Part of chromium, nickel, molybdenum alloy steel scrap classification

(1)返回法冶煉備料原則：按照電弧爐出鋼時(shí)鉻、鎳、鉬合金成分的下限進(jìn)行備料。

(2)氧化法冶煉備料原則：按照電弧爐出鋼時(shí)鎳、鉬合金成分的下限進(jìn)行備料；鉻含量不大于0.4%。

合理的備料工藝配比是降低冶煉成本，提高廢鋼利用率的有效方法。以2#電爐為例，氧化法冶煉時(shí)新舊工藝配比見(jiàn)表3。

從表3可以看出，40%的外購(gòu)輕鋼是提高鉬合金廢鋼比的余地。廢鋼采購(gòu)時(shí)鋼屑價(jià)格比重廢鋼價(jià)格低1000元/t，因此可以適當(dāng)提高鋼屑配比。生產(chǎn)實(shí)際表明，將鋼屑配比提高到30%較合理。重廢鋼分類(lèi)較細(xì)，可以將重廢鋼比由原來(lái)的30%提高到50%。因此在電爐配料中，提高了鋼屑和重廢鋼配比，取消了40%外購(gòu)輕廢鋼配比。2#電爐備料工藝改進(jìn)后使得冶煉成本降低1 200元/t。

此外，冶煉軋輥鋼、部分合金工具鋼時(shí)，可以根據(jù)廢鋼中殘余元素P含量的不同而采用不同的冶煉方法。我們統(tǒng)計(jì)了300爐，合金回收率見(jiàn)表4。

由表4可以看出，冶煉P<15×10-6的鋼種(如：YB-70)可以采用返回法和氧化法兩種方法。當(dāng)廢鋼中殘余元素P較少，電爐冶煉過(guò)程中取消氧化脫磷操作時(shí)，采用返回法要比氧化法Cr回收率提高了41%。冶煉P<20×10-6的鋼種(如：70Cr3Mo)時(shí)，采用返回法要比氧化法Cr回收率提高了37%。

將鉻合金廢鋼按照殘余元素P含量進(jìn)行嚴(yán)格劃分，采用返回法冶煉可以有效提高Cr回收率。因此我們提出：

冶煉出鋼時(shí)P<20×10-6的鋼種時(shí)盡量采用返回法，使用P<15×10-6的廢鋼作為原料；

冶煉出鋼時(shí)P<15×10-6的鋼種時(shí)盡量采用返回法，使用P<9×10-6的廢鋼作為原料；

當(dāng)廢鋼中P>15×10-6時(shí)，采用氧化法冶煉，盡量減少高鉻合金廢鋼的配比，以減少冶煉過(guò)程中鉻的燒損。

表3 冶煉鉬合金鋼時(shí)備料工藝配比(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 3 The ratio of preparation of steelmaking Mo alloy steel (mass fraction, %)

4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

2005年～2009年一重不斷提高返回法煉鋼的比例，歷年節(jié)約金額見(jiàn)圖1。2010年一重實(shí)施返回法與氧化法結(jié)合的生產(chǎn)方式，節(jié)約合金種類(lèi)和金額見(jiàn)圖2。一重大量利用積壓廢鋼提高了鉻、鎳、鉬的收得率，經(jīng)濟(jì)效益顯著，僅2010年(1～9)月累計(jì)節(jié)約金額達(dá)1.6億元。

表4 不同冶煉方法下鉻、鎳、鉬回收率(%)Table 4 Under different refining methods chromium, nickel, molybdenum recovery

圖1 歷年節(jié)約金額Figure 1 The amount saved over the years

5 結(jié)論

(1)含鉻、鎳、鉬合金廢鋼在所含合金元素的基礎(chǔ)上應(yīng)按照殘余元素P<9×10-6、915×10-6進(jìn)一步劃分。

(2)冶煉鉻合金鋼時(shí)，對(duì)于出鋼時(shí)P<20×10-6的鋼種時(shí)盡量采用返回法，使用P<15×10-6的廢鋼作為原料；出鋼時(shí)P<15×10-6的鋼種時(shí)盡量采用返回法，使用P<9×10-6的廢鋼作為原料；當(dāng)廢鋼中P>15×10-6時(shí)，采用氧化法冶煉，盡量減少鉻合金廢鋼的配比，以減少冶煉過(guò)程中鉻的燒損。

圖2 2010年1～9月節(jié)約的合金種類(lèi)與金額Figure 2 Alloy type and amount of savings from January to September in 2010

(3)大量利用積壓廢鋼，提高了鉻、鎳、鉬的收得率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1] 崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991：346.

[2] 郭曙強(qiáng)，蔣國(guó)昌，徐匡迪.不銹鋼高鉻鐵液的脫磷.特殊鋼，2002，23(4)：25.