王文驥，王少立，王太炎
鞍鋼集團
長期以來，在我國長流程煉鋼工藝中，廢鋼主要被用于轉爐煉鋼環(huán)節(jié)，發(fā)揮冷卻劑的作用。2017年以來，由于環(huán)保限產(chǎn)導致高爐鐵水不足，在高利潤的刺激下，為了提高轉爐煉鋼產(chǎn)量，鋼廠通過改進廢鋼添加技術，加大了轉爐煉鋼的廢鋼使用量，因此，轉爐廢鋼單耗在近兩年有了較為明顯的提升。與此同時，由于優(yōu)質廢鋼資源短缺導致廢鋼價格居高不下，也給轉爐煉鋼生產(chǎn)帶來了較大的成本壓力。
直接還原鐵(即DRI，也稱為海綿鐵)作為一種優(yōu)質的廢鋼替代品，正在越來越受到世界各國的重視。鞍鋼為解決廢鋼的資源和成本問題，在多年前率先使用直接還原鐵代替廢鋼進行轉爐操作，積累了寶貴的經(jīng)驗，值得借鑒和推廣，具體應用實踐及使用效果，詳見下文。
1 直接還原鐵代替廢鋼的原因及實踐
在上個世紀90年代，鞍鋼的廢鋼奇缺，廢鋼的價格居高不下，有人提出用直接還原鐵代替廢鋼的建議。為此，鞍鋼從馬來西亞沙巴煤氣廠購進了5萬噸直接還原鐵熱壓鐵塊，在三煉鋼的180t轉爐上進行了生產(chǎn)試驗，試驗取得了安全、技術和效益的完全成功，為我國用直接還原鐵代替廢鋼的實踐提供了有力的支持。
鞍鋼為踐行轉爐使用直接還原鐵代替廢鋼的技術方針，在世界各地采購大量的直接還原鐵。表1所示為2002~2010年鞍鋼采購直接還原鐵的明細表。
通過采購明細表不難看出，鞍鋼在2002~2010年間采購直接還原鐵以南美洲和澳洲市場為主，其中以委內(nèi)瑞拉為主要采購國。從采購量不難看出，最高的年份為2003年，全年采購了36萬噸，全部代替廢鋼用于轉爐煉鋼，創(chuàng)造了直接還原鐵代替廢鋼的最高紀錄。從熱壓鐵塊的采購價格上看，熱壓鐵塊的價格(CFR)逐年大幅上漲，從2002年的104.83美元/噸，漲到2010年的324.67美元/噸，直到有價無市，只好停用。
經(jīng)過多年的生產(chǎn)應用實踐，驗證了轉爐煉鋼采用直接還原鐵代替廢鋼的技術是成熟可靠的，而且取得了合理的經(jīng)濟效益。因此，可以看出我國需要大量的直接還原鐵用作廢鋼資源的替代品，以緩解廢鋼資源短缺和價格偏高的問題;同時也可倒逼我國的直接還原鐵的快速發(fā)展，以適應廢鋼應用市場的需要。
2 使用效果
鞍鋼經(jīng)過多年在轉爐煉鋼中使用直接還原鐵代替廢鋼的生產(chǎn)實踐，取得了多方面的應用效果，具體如下。
(1)用直接還原鐵代替廢鋼，緩解了重型廢鋼供應不足的問題，保證了轉爐操作的正常運行。
在2000年之前，由于鐵水資源的限制，為了提高粗鋼產(chǎn)量，必須提高轉爐中的廢鋼比。特別是當鞍鋼實現(xiàn)全連鑄之后，由于自產(chǎn)重型廢鋼減少，導致廢鋼單槽重量下降，廢鋼比極度降低，進而降低了煉鋼產(chǎn)量。用直接還原鐵代替廢鋼后，廢鋼比(注：廢鋼比實際為廢鋼和直接還原鐵的總用量)逐年提高，轉爐操作及煉鋼產(chǎn)量回歸正常。
直接還原鐵在轉爐中的另一種使用方法，是將直接還原鐵加入高位料槽中作為轉爐操作中的冷卻劑使用。與提溫劑(碳化硅)配合使用，縮短了冶煉周期，又降低了鐵水單耗，進一步提高了廢鋼比。
(2)縮短轉爐冶煉周期，增加了粗鋼產(chǎn)量。
由于直接還原鐵熱壓鐵塊尺寸規(guī)格整齊，堆積比重大，單槽重達2.0噸，轉爐只需加一槽直接還原鐵塊，即可滿足轉爐操作要求，冶煉周期相對平均縮短了1~2min。
(3)直接還原鐵熔化速度快，有利于轉爐前期化渣操作。
由于直接還原鐵中含有一定量的FeO和SiO2，因此，轉爐吹煉前期化渣比較快，直接還原鐵加入量占廢鋼量的50%時，化渣時間可提前約2min，又疊加的縮短了冶煉周期。
(4)由于直接還原鐵中鐵回收率的提高，保證了轉爐煉鋼金屬收得率的提高。
當轉爐不采取留渣作業(yè)時，采用先加直接還原鐵、后兌鐵水的裝料方式，轉爐出鋼時，不會出現(xiàn)直接還原鐵“裹”在爐渣中的現(xiàn)象;當轉爐采用留渣作業(yè)時，采用先兌鐵水、后加直接還原鐵的加料方式，同樣保證了直接還原鐵塊的全部熔化。經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，發(fā)現(xiàn)轉爐出鋼時爐渣中的氧化鐵含量并未因加入直接還原鐵而升高，保證了轉爐操作金屬收得率的提高。
3 結論
鞍鋼采用直接還原鐵代替廢鋼用于轉爐煉鋼的生產(chǎn)實踐與實際應用效果，總結如下：
(1)在轉爐煉鋼中采用直接還原鐵代替廢鋼的技術是成熟可靠的;
(2)利用直接還原鐵代替廢鋼，增加了轉爐廢鋼單槽重量，提高了產(chǎn)量;
(3)利用直接還原鐵代替廢鋼，轉爐冶煉周期平均縮短了1~2min;
(4)直接還原鐵熔化速度快，有利于轉爐前期化渣操作;
(5)利用直接還原鐵代替廢鋼，能夠保證轉爐煉鋼金屬收得率的提高。
