李君榮

摘 要：不銹鋼是100%可回收利用的綠色材料。隨著近幾年我國不銹鋼行業(yè)的高速發(fā)展，社會不銹鋼廢料的蓄積量已經達到一個很龐大的數(shù)字，不銹鋼的回收利用將是行業(yè)發(fā)展的最終方向。文章結合目前公司的工藝裝備條件，研究最大限度使用不銹鋼廢料的冶煉工藝，達到節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目的。

關鍵詞：不銹鋼廢料；回收利用；節(jié)能降耗

中圖分類號：TF4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0058-02

Abstract： Stainless steel is a 100% recyclable green material. With the rapid development of stainless steel industry in China in recent years， the amount of social stainless steel scrap has reached a very large number， the recycling of stainless steel will be the final direction of the development of the industry. Based on the current technology and equipment conditions of the company， the paper studies the maximum use of stainless steel scrap smelting process， so as to achieve the purpose of energy saving， consumption reduction， green development and environmental protection.

Keywords： stainless steel scrap； recycling； energy saving and consumption reduction

我國是世界上最大的不銹鋼消費國及不銹鋼生產國，企業(yè)根據(jù)原料供應條件、生產規(guī)模、生產成本和產品品種與質量等因素選擇了廢鋼電爐、鐵水轉爐和廢鋼一鐵水等不同的冶煉工藝流程。但隨著日益嚴峻的環(huán)保壓力、能源消耗壓力及市場不銹鋼廢料蓄積量日益增大的契機，不銹鋼冶煉工藝的轉型到達臨界點，不銹鋼廢料短流程冶煉將是發(fā)展方向。

本文主要結合企業(yè)現(xiàn)有的裝備條件進行工藝優(yōu)化，增加廢鋼比，達到節(jié)能減排、降本增效的目的。

1 工藝流程對比

（1）常規(guī)300系不銹鋼工藝流程，見圖1。

（2）優(yōu)化后工藝流程，見圖2。兩圖相比，優(yōu)化后的流程是使用中頻爐熔化鎳鉻合金，即常規(guī)AOD添加的冷料，給AOD精煉爐提供鉻鐵水熱裝，而AOD則大量加入預處理過的不銹鋼廢料，達到節(jié)能降耗目的。

2 工藝流程優(yōu)化的依據(jù)

（1）AOD法冶煉不銹鋼過程中，吹入熔池的氧氣與碳、鉻、錳、硅、鐵等元素發(fā)生以下化學反應[1]：

（6）式充分體現(xiàn)了AOD的精髓-脫碳保鉻。在快速脫碳的過程中會產生大量的熱量，導致熔池溫度不斷升高，到達一定程度后會引起其他合金元素的氧化及耐火材料的損耗，此時需要加入冷料平衡爐內溫度。

（2）AOD冶煉遵循以熱平衡為中心的原則，其熱量來源主要是不銹鋼母液的物理熱及冶煉過程的化學熱[2]。熱量平衡主要取決于化學反應產生的熱量和冷卻劑加入量的多少。收支體現(xiàn)如下：

Q總=Q化學反應+Q冷卻劑+Q輔料+Q其他

其中：Q總-AOD爐總熱量；Q化學反應-AOD冶煉過程化學反應熱量；Q冷卻劑-冷卻劑吸收熱量；Q輔料-輔料吸收熱量；Q其他-其他部分熱量主要包括煙氣、噴濺損失等。

（3）常規(guī)冶煉工藝中，母液平均含碳量達到4.5%，冷卻劑高碳鉻鐵的碳含量也很高，只能在氧化期加入，實際操作中反饋，中后期脫碳產生的熱量無法平衡，升溫很快，AOD通過加大惰性氣體的吹入量、減少氧氣比例來進行控制溫度，后期脫碳速度減慢，冶煉時間長，導致成本增加。

3 工藝流程優(yōu)化論述

為適應發(fā)展需要，企業(yè)積極調整、優(yōu)化工藝流程，新流程概括如下：高爐鐵水+中頻爐高鉻鐵水兌入AOD爐進行脫碳冶煉，溫度升到1550℃高速脫碳區(qū)間后，處理過的不銹鋼廢料勻速加入AOD爐內平衡熔池熱量。因不銹鋼廢料與高碳鉻鐵冷料不同，它的成分與不銹鋼成品成分一致且碳含量極低，可全程加入，整個冶煉過程溫度可控，極大縮短冶煉時間，節(jié)約能源。

4 經濟評價及配套設施

4.1 經濟評價

通過工藝流程的優(yōu)化，提高不銹鋼廢料用量，AOD爐操作穩(wěn)定、冶煉周期縮短，產能釋放，取得可觀的經濟效益。

（1）鋼鐵企業(yè)排放的污染物80%來自于燒結、高爐環(huán)節(jié)，據(jù)環(huán)保專家測算，用廢鋼直接煉鋼比用鐵礦石煉鐵煉鋼可減少廢氣86%，廢水76%和廢渣97%，有利于清潔生產和排廢減量化[3]。工藝優(yōu)化后AOD不銹鋼廢料加入量達到25%～30%，相當于節(jié)約25%～30%的鎳鐵、高鉻用量，對應減少了25%～30%污染排放。

（2）AOD25%～30%不銹鋼廢料的加入，是平衡爐內溫度，利用化學反應產生的多余熱量來熔化冷料。從能源消耗角度評價，產能增加25%～30%，但能源消耗總量不變，均攤到噸鋼能耗就下降了20%～25%。

（3）AOD冶煉上，不銹鋼廢料含碳量在0.08%以下，加入25%～30%，爐內原始的4.5%碳含量將沖減到3.5%以下，加上溫度穩(wěn)定平衡促進快速脫碳的保持，AOD冶煉周期縮短15分鐘以上，產能釋放的同時，氣體介質、輔料消耗大幅下降。

（4）產品品質上，不銹鋼廢料其實屬于成品重熔，相對于高碳鐵水冶煉雜質少、渣量少，AOD冶煉難度減輕，鋼水純凈度優(yōu)于鐵水長流程煉鋼，成品品質進一步提升。

4.2 配套設施

AOD冶煉加入不銹鋼廢料前景良好，但要達到最佳效果必須配套以下設施：

（1）不銹鋼廢料處理場：目前市場上的不銹鋼廢料質量良莠不齊，摻假、夾雜、以次充好現(xiàn)象較為普遍，而加入AOD中冶煉的原料必須是保證優(yōu)質不銹鋼廢料，這種情況下需增加廢鋼處理環(huán)節(jié)，對外購不銹鋼廢料進行加熱焚燒、打散分揀、沖壓成型等預處理。尤其分揀中對鋁的關注是重中之重，因為300系不銹鋼鑄坯硅酸鹽夾雜物類型中，夾雜物中的CaO，SiO2和Al2O3成分偏離塑性區(qū)域，夾雜物塑性變形能力差[4]，冷軋加工易引起剝片等質量缺陷。

（2）AOD廢鋼上料系統(tǒng)：優(yōu)化后的工藝流程，關鍵點在于控制爐內熔池的熱量平衡，即上料系統(tǒng)如何保證不銹鋼廢料的勻速加入。

5 結束語

本公司在現(xiàn)有裝備基礎上，結合不銹鋼行業(yè)階段發(fā)展的需要進行了工藝優(yōu)化，取得了一定的成效，為節(jié)能環(huán)保做出了貢獻，企業(yè)的持續(xù)競爭力得到提升。今后再接再厲，不斷置換、優(yōu)化工藝設備流程，最終實現(xiàn)電爐短流程煉鋼，達到真正的“零排放”。

參考文獻：

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[2]賈培剛，孫衍國，劉興軍.轉爐低鐵水比例冶煉生產實踐[J].山東冶金，2009，31（05）：81-82.

[3]短流程電爐煉鋼工藝助推企業(yè)“零排放”[N].邢臺日報，2015.

[4]李雙江，李陽，等.304奧氏體不銹鋼夾雜物的冶金行為[J].東北大學學報，2010，31（3）.

[5]印波.100T大型VOD冶煉超低碳不銹鋼[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（22）：68-69.

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