一、废钢的基本信息
1.废钢的定义
在生产生活过程中淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁。是金属回收当中对黑色金属废料的统称,包括废钢、废铁、冶金废渣、氧化废料等。
废钢由于其产生的情况不同,而存在各种不同的形状,其性能与产生此种废钢的成材基本相同,但也受到时效、有效性(长时间堆积生成的锈蚀)、疲劳性(加工后的成品材随年月增长导致的元素变化)等因素的影响,而性能有所降低。
钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料(如切边、切头等)以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料,成分为钢的叫废钢;成分为生铁的叫废铁,统称废钢铁。目前世界每年产生的废钢总量为3~4亿吨,约占钢总产量的45~50%,其中85~90%用作炼钢原料,10~15%用于铸造、炼铁和再生钢材。
2.废钢铁的概念区分
废铁的碳含量一般大于2.0%。优质废铁的硫含量(质量分数)和磷含量(质量分数)分别不大于0.%和0.40%。
普通废钢、合金废铁的硫含量(质量分数)和磷含量(质量分数)分别不大于0.12%和1.00%。高炉添加料的含铁量应不小于65.0%。
废钢的碳含量一般小于2.0%,硫含量均不大于0.%。
非合金废钢中残余元素应符合以下要求:镍的质量分数不大于0.30%、铬的质量分数不大于0.30%、铜的质量分数不大于0.30%。除锰、硅以外,其他残余元素含量总和(质量分数)不大于0.60%。
3.普通废钢与废不锈钢的区别
从韧性和硬度上区别:普通废钢软而有韧性,易弯不易断;铬不锈废钢性坚硬,砸击能弯不能断;镍铬不锈废钢性坚韧,砸击能弯不能断。
从抗氧化性上区别:普通废钢易氧化生锈,呈黄色;铬不锈废钢不易生锈;镍铬不锈废钢不易生锈。
从颜色上区别:普通废钢黑褐色;铬不锈废钢酸洗后呈白色;未酸洗呈棕黑色;镍铬不锈废钢酸洗后呈银白色;未酸洗呈棕白色(鉻锰氮钢呈黑色,性硬);冷轧未经退火的呈银白色,有反光,性硬。
从磁性上区别:华祥认为普通废钢无论在任何情况下都能被磁石吸引;铬不锈废钢有磁性,能被磁石吸引;镍铬不锈废钢在退火状态下,无磁性。在冷加工后,又是会有一点磁性,但含锰较高的高锰钢和鉻锰钢没有磁性。
从光泽上区别:普通废钢未经氧化有光泽;铬不锈废钢无光泽;镍铬不锈废钢有光泽。
用硫酸铜擦拭区别:普通废钢呈紫红色;铬不锈废钢不变色;镍铬不锈废钢刮掉氧化层,滴一点水,硫酸铜擦拭不变色。
4.废钢的分布
我国废钢铁资源产生的地域分布也不平衡,全国80%以上的废钢铁资源分布在东北(辽、黑)华北(京、津、唐、晋)华东(江苏、沪、鲁)鄂、川、粤这12个工矿企业比较集中、人口比较稠密的省市;其它地区由于地理条件较差、人口较少,生成的废钢资源不足20%。
二、废钢铁的等级及分类
1.废钢的等级标准
2.废钢铁的分类
废钢是在废金属回收中黑色金属废料的统称。它包括废钢、废铁、渣钢、氧化废料等几大类别,有碳素废钢、合金废钢、钢屑、铁屑、氧化屑、轻薄料、钢渣等十几个品种。按不同的规格标准和质量要求合理规划、分清品种,即便于充分利用,又有利于生产。废钢铁按目前的习惯分法大体有四大类十几个品种:废钢类、废铁类、氧化废料、渣钢。
三、废钢的加工
1.废钢的加工方法
废钢铁具有种类形态各异、轻重不等、尺寸长短不齐等特点,废钢供应部门必须通过加工手段,把不同种类和不同规格的废钢铁,按照炼钢生产要求,加工成为规格对路的炉料。
在加工的同时要把能够直接利用的型材、钢板等挑选出来,经过剪切、气割加工以后,作为直接生产用料,从而提高废钢铁的利用价值,做到物尽其用。工厂废钢与社会废钢会由钢企或经销商进行挑拣和加工。
目前我国废钢铁加工,一般采用人工分选、氧气切割、剪切、破碎和打包压块等方法。
2.废钢加工准入企业
为推动废钢铁资源综合利用工作深入开展,加强废钢铁加工行业管理,规范废钢铁加工行业生产经营行为,促进废钢铁加工行业科学健康可持续发展,年以来,工业和信息化部节能与综合利用司分六批公布了符合《废钢铁加工行业准入条件》的企业名单,由于改名、合并、重组、撤销等各种情况,目前有家企业拟符合准入条件。
废钢加工准入企业(第一批)
废钢加工准入企业(第二批)
废钢加工准入企业(第三批)
废钢加工准入企业(第四批)
废钢加工准入企业(第五批)
废钢加工准入企业(第六批)
四、废钢的回收利用
1.废钢铁的回收途径
社会回收
主要来源于百姓生活中所淘汰,质量较差,一般归类到中废或以下等级。废钢主要产生来源我国废钢铁资源产生的地域分布也不平衡,全国80%以上的废钢铁资源分布在东北(辽、黑)华北(京、津、唐、晋)华东(江苏、沪、鲁)鄂、川、粤这12个工矿企业比较集中、人口比较稠密的省市;其它地区由于地理条件较差、人口较少,生成的废钢资源不足20%。
工业回收
主要来源于工厂生产中淘汰的切边,质量优,一般被划分到重废、精炉料、优质废钢、水洗废钢、特优、纯净废钢。
进口
中国每年废钢需求在万吨左右,并不断增加,进口废钢正常水平下占总用量的5-6%,但价格变化对国内市场有一定影响力。进口主要来源于美国、日本,美国主要提供HMS#1号废钢、破碎料、优质废钢。日本主要提供HS号废钢、H1号废钢、H2号废钢、H1:H2(50:50)混合废钢。进口废钢的主要竞争对手:土耳其、韩国。
2.回炉废钢的验收标准
3.钢厂端废钢的收货标准
年在去除地条钢和钢厂限产政策下,钢铁价格节节攀升,废钢作为炼钢原料,价格自然水涨船高。在限产政策下,钢厂多是通过提高废钢比来弥补钢产量,进一步刺激了废钢的需求,据废钢协统计年我国废钢比为17.8%,同比提高6.6个百分点,而目前了解钢厂废钢比在20%-25%(这里说的废钢比都是指转炉),废钢的使用量在逐步加大。废钢品种繁多,通过和废钢商户交流,其废钢价格有很大差异,而且钢厂收货废钢扣杂现象很普遍。
4.钢厂端对于废钢定价和收货的标准
第一、废钢是炼钢的主要原料之一,其纯净度直接影响钢的品质。如果将不清洁的废钢带入炉内,特别是混有泥砂(主要成分是二氧化硅)和铁锈,在冶炼过程中就会增加渣量,降低收得率,降低炉内渣碱度,加剧对碱性炉墙的侵蚀,对转炉炉体或者电炉炉体寿命带来不利影响,此外铁锈多不仅会导致钢中含氢量增加,还会降低钢中合金元素的收得率,这样无疑增加了成本,降低了钢的品质。对于废钢压块,由于其成分不明,而且“掺假”现象很普遍,这也是部分钢厂不愿意收的主要原因,对于钢厂废钢严格执行“扣杂”我们也能理解。
第二、废钢的外形尺寸和块度应保证能从炉口顺利加入转炉。废钢的长度应小于转炉口直径的1/2,废钢单重一般不应超过30kg,国标要求废钢的长度不大于mm,最大单件重量不大于kg。对尺寸过大过长的废钢必须经切割加工后才能入炉,以减少装料次数。一般来说,使用轻薄废钢,其尺寸应越短小越好,以方便入炉和减少装料次数并增加炉料的密度,利于加速熔化,减少热损失和能源消耗。
第三、从成本上考虑钢厂应尽量采购优质废钢入炉才能获取好的综合效益。以目前废钢价格(参照我的钢铁网年10月18日唐山市场普碳废钢价格行情)来说统料压块均价为元,其收的率约70%,构成吨钢废钢成本为:/70%=元;而采购优质重型废钢,其均价为元,其收的率可达93%,构成吨钢废钢成本为:/93%=元,两者相比吃优质废钢,吃废钢成本可降低成本-=元,可以看出,使用好废钢从直接成本上是很划算的。
五、高炉添加废钢的料型、方式和方法
1.当前钢铁行业废钢利用形势
在环保和去产能的双重严打之下,多数中频炉已经关停,中频炉逐渐退出历史舞台的同时,废钢铁资源量激增,全国废钢“泛滥成灾”,钢厂日消耗量不及到货量的1/4。以东北地区为例,年去产能前东北地区在调研钢厂废钢铁月消耗总量可达91.1万吨,其中,保守调研转炉企业24.1万吨,电弧炉消耗2万吨,中频炉企业65万吨,实际消耗量或高于调研量。而目前来看,东北地区钢厂废钢月消耗量仅为42.6万吨左右,需求减少一半,废钢铁过剩一半多。除了东北外,其他市场基本也是类似的情况。整治“地条钢”行动,使各地区中频炉钢厂纷纷停产,导致废钢需求量出现下滑。虽然越来越多的转炉钢厂开始采购废钢,但由于用量有限,废钢整体需求量与去年相比还是出现了较大幅度的下降,这也就是目前废钢铁供过于求的主要原因。
目前我国废钢铁综合利用仍存在很大一个问题,那就是我国废钢铁循环利用率与全球平均水平相比还比较低,与发达国家水平相距甚远。以废钢比[废钢比=废钢/(废钢+生铁块+铁水)]为例,一些发达国家该项数值高出我国数倍,如土耳其为86.79%、美国为70.74%。另外,“十二五”期间,我国炼钢平均废钢比为11.4%,与实现“十三五”规划目标差距较大[1]。中国废钢比与发达国家相比差距较大,这也意味着其存在巨大的发展空间。据测算,年末,我国钢铁积蓄量已达到80亿吨,废钢资源产生量已超过1.6亿吨;到年末,我国钢铁积蓄量将达到亿吨,废钢资源产生量可达到2亿吨。
废钢主要应用于电炉炼钢和转炉炼钢中,其中电炉炼钢中含铁原料废钢约占70%(其余为高炉铁水或直接还原铁),转炉最佳废钢比为8%~20%(其余均为铁水)。据统计,炼钢多用1吨废钢,比生铁可节省60%能源、40%新水,可减少排放废气86%、废水76%、废渣72%、固体排放物(含矿ft部分的废石和尾矿)97%。废钢属于再生资源,其载能和环保功效显著。随着钢铁产量达到峰值,废钢比将从前几年的越来越低转为越来越高。多用废钢缓解资源紧张,可有效降低铁矿石对外依存度。
2.传统添加废钢方式
废钢比的大小决定着冶金企业能耗和能源利用的高低,废钢比的提升既有利于保护资源,又有利于节约能源、减少环境污染。传统废钢添加方法主要是转炉添加废钢和电炉添加废钢。
转炉废钢比
转炉氧化反应基本上为放热反应,产生热量成为转炉炼钢的热源。另外进一步脱除S\P等有害杂质,并保护炉衬,加入渣料造渣是必不可少的,渣料在成渣过程中要吸收一部分热量,炉气也要带走一部分热量,将铁水、炉渣和废钢加热到出钢温度要吸收热量,满足了这两方面的需要后,剩余热量还能少量添加废钢,但热量有限性严重限制了提高废钢比。所以铁水温度低、硅含量低是导致废钢比低的主要原因。
在生产实践过程中通过采取留渣操作、合理的造渣制度、减少渣量、提供一定的热源、保证铁水温度、硅含量达标等措施来提高废钢比,以上措施采取后,因为受废钢斗容积限制,满斗入炉时容易造成炉口卡料,影响转炉生产节奏。平衡计算,转炉在冶炼普通炼钢生铁时的废钢比为25%左右,但因多种原因,实际废钢比往往低于这个水平,发达国家的转炉废钢比大多稳定在20%左右。国内的平均水平也就在16%左右。
电炉废钢比
电炉炼钢具有工序短、投资省、建设快、节能减排效果突出等优势。电炉钢由于冶炼时间相对较长(40min~min/炉),若全是废钢,则达(3h~4h/炉),这就表明了从生产效率考虑也不可能全是废钢,如今是去产能时期,对电炉的要求也很高,从冶炼优特钢种考虑其废钢比不会太高,原因是:
国内的工业电价偏高,难以支撑成本竞争力;
电炉电气系统复杂,设备维护费用比转炉高;
电炉耐火材料寿命低(炉/次)而转炉在发展溅渣护炉技术后,寿命高(10,炉/次);
电炉对产生的CO回收率约为30%~40%,转炉在90%以上,由此看出,电炉“废气”回收效果差,电炉间歇作业,造成能源成本显著高于转炉。
废钢利用越多,循环冶炼次数越多,钢中残余元素(主要是有色金属元素)含量越高,使特钢(电炉钢)质量下降。从多种因素综合考虑,目前电炉的废钢比也就在20%~30%。
3.高炉废钢添加方式
铁前添加废钢
铁前废钢添加主要分为高炉槽下添加和烧结添加两种。
烧结添加主要使用两种原料,分别为成本较低品位不高的氧化铁皮,和优质的钢砂钢粒原料。配料时添入,经烧结机生产出高品位的烧结矿,供高炉使用。这种添加方式对高炉炉况变化影响几乎为零。但有原料供应量的限制。另外,由于华北地区雾霾问题,环保压力很大,烧结工序是钢厂冶炼工艺环节中控制扬尘的首要工序。
另一种方式为高炉槽下添加。高炉槽下添加废钢的布料方式和粒度,在前文中已经进行了分析和实验,在此不在详述。添加的位置分为高炉两侧上料皮带机尾,和选取一个小称量斗。其中,上料皮带机尾上料的方式不利用对废钢重量的称量,在此种上料方式下,如需称量则需另外增加皮带秤进行计量,成本增加较高,也较为复杂。小称量斗上料的方式比较简单易行,在高炉槽下众多小称量斗中选取一个,作为废钢称量上料使用,在槽下附近另建一条短的废钢上料皮带,机尾直接向小称量斗内供料,皮带机头上部为震动给料机和废钢料仓,震动给料机动作与小称量斗连锁,料斗内的废钢重量达到设定好的称量的重量后,给料机自动停止。废钢料仓由铲车直接上料。这种方式不需很多改变就能实现废钢上料,且能够融入自动上料控制流程,实现设置好料批后自动上料。
铁后添加废钢
铁后添加废钢主要分为铁水罐添加和铁沟添加。
其中铁水沟添加废钢效率较低,且只能采用粒度较小的钢砂最为适宜,对炉前工工作强度增加较大,因此采用比较少。
铁水罐加废钢再受铁,最大的问题在于加入废钢会造成铁水温度下降,还可能造成铁水包底部结底。经过多项实验和分析验证,在没有烤包器对铁水罐内部的废钢进行预加热的情况下,铁水包结底情况如下表。
因此,可得出结论:在没有烤包器对铁水罐内部废钢进行预加热的情况下,废钢材料的选择应选择轻薄料为主,且体积不超铁水罐容积的4%,经验证明,铁水罐内部可布满轻薄料,无明显结底影响。
炼钢对铁水的消耗难免会出现慢的现象,设备检修、故障等原因会导致消耗慢,铁水包停留时间长,会导致铁水包结壳现象,这会造成损失,故研究铁水包停留时间很有意义。未加废钢和加废钢进行对比,看对停留时间长短有无影响。根据处理故障经验一般情况下铁水滞留时间最大也就在4h内,故做研究时选择4h为标准,不预热、废钢为轻薄型电工钢、废钢加入量占铁水包容量的百分比为3%,其结果如下表所示。
由上表可以看出,在四小时之内,加与不加废钢对铁水有无结壳影响不大。铁水结壳其实就是铁水流动性的问题,影响流动性只有两个原因,一个是铁水物理热,一个是铁水化学成分。如果铁水在铁包中放置时间过长,就会引起结壳,较严重时要送去铸铁机铸铁,这会影响钢材的产量。数据表明没有结壳,说明还未到结壳周期。
加废钢与不加废钢对铁水温度的影响,见下表:
经统计得出影响温度在30℃~40℃之间。转炉对所用铁水温度是有要求的,行业一般认为开始炼钢时铁水温度不低于℃是可以使用的,但如果低于℃以下时是要返包的,因为此温度会容易使铁水包结壳,影响转炉的使用。研究得出,初始铁水温度当低于℃,考虑到等包和转运时间,再加上加入的废钢等条件,其铁水在转炉使用时的温度有点偏低,但仍能使用,处于避免返包的考虑,建议高炉铁水在℃~℃之间。
在有烤包器对铁水罐内部废钢进行预加热的情况下,需在铸铁机工段或炉前使用烤包器将包内废钢预加热至℃到℃,即可避免上述对铁水温度影响的问题出现。
为提高炉前添加废钢的效率,可在高炉出铁厂天车导轨上再加一部单梁吊,专门用于添加废钢使用。
4.经济效益分析
以立方高炉为例,正常生产不添加废钢情况下,每天产量为吨左右,选择效益最直接的铁水罐废钢添加以及高炉槽下废钢添加以后,日产量飙升至吨,每天增产铁水吨。
在铁水罐添加废钢方式下,立方高炉每天出铁18次,每次3罐,在不使用烤包器预热的情况下,每罐添加轻薄料3吨,每吨元,原吨铁成本元,可直接计算出经济效益。
每日铁水包加废钢增产效益=18*3*3*(-)=元
在高炉槽下添加废钢方式下,料型主要选择冲子、直径mm厚度50mm的铁销压饼、直径大于10mm长度小于10cm的钢筋头。
综合各种料型配合,每吨成本约在2元左右。立方高炉每小时上料9批,每天上料批,每批料添加废钢5.3吨,高炉每日增产*5.3=.8吨。
每日槽下添加废钢创效=(-2)*=元。两种添加方式每日增效=+=元,每年个月增效万元,每年增效近1亿元。
上述效益计算仅为炼铁高炉冶炼工序的直接经济效益,并未计算节能降耗创效,和后续炼钢工序增产创效。因此,高炉添加废钢对钢企能够带来的效益巨大至不可估量。
简单来说,如果钢企自己上一套废钢深加工的生产线,以加工钢筋头为例,直径10mm以上拆房钢筋1到1/吨,建筑钢筋废料1到2/吨,加工成10cm以内的钢筋头,收购价值约/吨。每吨废钢筋头即可节约成本元左右。每日又可直接增效15万元,年增效0.5亿元。并且理论上吨铁成本可降至2元左右。
六、废钢行业
1.中国废钢行业的国际地位
中国是全球第一大废钢产生及消费国。尽管中国的废钢比低,但由于我国粗钢产量占了全球一半,我国仍然是名副其实的全球第一大废钢产生及消费国。
2.废钢的供需
废钢产生量逐年增加,需求量缓慢提升,十年内或逐步饱和。
由于近二十年的迅猛发展,我国钢铁积蓄量快速上升,废钢产生量自然逐年攀升,预计年废钢产生量将达到1.9亿吨左右。而按照中国废钢铁应用协会的数据,年我国共消耗废钢约1.48亿吨。整体的供需状况是:供过于求。
另外,由于我国取缔了大量的“地条钢”企业、长流程钢厂对废钢使用比例有上限、短流程钢厂经营效益情况差于长流程、且国家严控钢铁行业新增产能、对钢铁行业做减法,未来十年内,我国废钢需求将逐渐趋于饱和。
3.废钢行业的标准
废旧钢铁,虽然是非标商品,但行业内其实还是有标准的。废钢行业的标准有两套,一套是国标,一套是厂标,厂标其实又分成两类划分方法。
废钢行业的国家标准
实际操作中,每家钢厂都有自己的采购标准和要求,也就是所谓的厂标。厂标常见的有两类,一种是以国标为基础,结合钢厂自身的实际情况,进行优化,譬如沙钢、早期的国有大钢厂等,分级标准常见的有炉料、重废、中废、小废、压块等,而各大类又分别定义了若干级别。
一种是由中小民营钢厂发挥主观能动性,根据废钢产生的源头,自主定义的分类,常分为钢板料、重废、工角槽、钢筋头、冷热轧打包料、拆迁钢筋(有些地方也叫做钢筋团子、钢筋蛋蛋,温柔一点)、镀锌料、模具钢、机生铁等。
废钢钢业的协会
行业内协会很多,不过一般大家