有效利用合金废钢，大幅降低冶炼成本

2011-09-26赵春华龚雅林冯玉和

大型铸锻件 2011年1期

赵春华龚雅林冯玉和

(中国一重集团铸锻钢事业部炼钢厂，黑龙江161042)

中国一重集团公司(以下简称一重)生产的合金钢占生产总量的70%以上，炼钢使用的钢铁料大多是锻造和机加下来的返回废钢。产品中合金品种多、数量大，特别是铬、镍、钼合金使用量非常大，如加氢、电站、支承辊等都需要大量的合金。近几年，国内钢铁价格居高不下，特别是铁合金的价格迅猛增长，合理利用含铬、镍、钼合金的废钢是节能减排、降低炼钢成本、提高经济效益的有效途径。

1 库存现状

一重炼钢的主要工艺路线为电炉(EAF)+炉外精炼(LF)+真空去气(VD)。电炉采用废钢、生铁冷装法冶炼钢水，废钢所占比例为80%～90%，生铁为10%～20%。废钢的来源以自产废钢为主，约占废钢总量的60%。2009年我公司内部回收重废钢12万多吨，钢屑7万多吨，其中含铬、镍、钼废钢占全部废钢总量的2/3以上。到目前为止，我公司的废钢钢种及主要合金化学成分见表1。

2 含铬、镍、钼合金废钢的分类

铬可以提高钢的硬度、强度、耐蚀性、耐磨性、淬透性，易获得较高的表面光洁度。镍可提高钢的强度、低温韧性和抗腐蚀能力，同时还不会明显降低钢的韧性。钼作为钢合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性，提高钢在酸碱溶液和液态金属中的抗蚀性以及钢的耐磨性并改善钢的淬透性、焊接性和耐热性。因此，铬、镍、钼是轧辊钢、合金工具钢中普遍添加的有益合金元素[1]。

废钢中铬含量较高必然引起电炉冶炼时铁液铬含量升高，高铬铁液脱磷是21世纪特殊钢冶炼的重要课题[2]。因此冶炼轧辊钢、合金工具钢是在脱磷保铬的矛盾中进行的。脱磷主要有氧化法脱磷和还原法脱磷，一重炼钢采用的是氧化法脱磷。高铬铁母液采用氧化法脱磷时如果碳含量较高会引起渣粘度过高，钢液流动性差，脱磷困难。镍、钼在冶炼过程中不能用化学方法去除，因此，合理的废钢分类是完善备料工艺的必要条件。

废钢分类的原则是尽可能把C、Si、Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素相近的划为一组。一重主要按照C、Cr、Ni、Mo进行划分，含Cr、Ni、Mo废钢部分分类见表2。

3 备料工艺

备料工艺是在完善废钢分类的基础上对炼钢车间提出的成分要求进行选择性备料。冶炼含铬、镍、钼合金的钢种过程中：

表1 铬、镍、钼合金废钢钢种及化学成分Table 1 The chemical composition of Chromium, nickel, molybdenum alloy steel scrap

表2 部分铬、镍、钼合金废钢分类Table 2 Part of chromium, nickel, molybdenum alloy steel scrap classification

(1)返回法冶炼备料原则：按照电弧炉出钢时铬、镍、钼合金成分的下限进行备料。

(2)氧化法冶炼备料原则：按照电弧炉出钢时镍、钼合金成分的下限进行备料；铬含量不大于0.4%。

合理的备料工艺配比是降低冶炼成本，提高废钢利用率的有效方法。以2#电炉为例，氧化法冶炼时新旧工艺配比见表3。

从表3可以看出，40%的外购轻钢是提高钼合金废钢比的余地。废钢采购时钢屑价格比重废钢价格低1000元/t，因此可以适当提高钢屑配比。生产实际表明，将钢屑配比提高到30%较合理。重废钢分类较细，可以将重废钢比由原来的30%提高到50%。因此在电炉配料中，提高了钢屑和重废钢配比，取消了40%外购轻废钢配比。2#电炉备料工艺改进后使得冶炼成本降低1 200元/t。

此外，冶炼轧辊钢、部分合金工具钢时，可以根据废钢中残余元素P含量的不同而采用不同的冶炼方法。我们统计了300炉，合金回收率见表4。

由表4可以看出，冶炼P<15×10-6的钢种(如：YB-70)可以采用返回法和氧化法两种方法。当废钢中残余元素P较少，电炉冶炼过程中取消氧化脱磷操作时，采用返回法要比氧化法Cr回收率提高了41%。冶炼P<20×10-6的钢种(如：70Cr3Mo)时，采用返回法要比氧化法Cr回收率提高了37%。

将铬合金废钢按照残余元素P含量进行严格划分，采用返回法冶炼可以有效提高Cr回收率。因此我们提出：

冶炼出钢时P<20×10-6的钢种时尽量采用返回法，使用P<15×10-6的废钢作为原料；

冶炼出钢时P<15×10-6的钢种时尽量采用返回法，使用P<9×10-6的废钢作为原料；

当废钢中P>15×10-6时，采用氧化法冶炼，尽量减少高铬合金废钢的配比，以减少冶炼过程中铬的烧损。