周健
中国一重铸锻钢事业部，黑龙江省齐齐哈尔市 161041
摘 要：文章以重机行业锻造工序钢锭火耗产生的氧化铁皮为研究对象，通过工艺设计，在电炉工序回收利用，探讨氧化铁皮资源化处理方式的科学性与经济性。
关键词：氧化铁皮；电炉；回收利用
1 前言
重机行业在锻造工序对钢锭进行加热保温及锻轧工序过程中，都会产生一定数量的氧化铁皮（火耗），每支锭依火次不同产生相应的氧化铁皮量（每火次在1%-2%）。锻压工序产生的氧化铁皮干燥、清洁，P、S及残余有害元素含量低，富含Fe、Cr、Ni、Mn等金属元素，若能经电炉得到资源化再处理，每年可产生上可观的效益[1]。
目前，对于氧化铁皮的资源化再处理利用，在电弧炉冶炼中大规模使用氧化铁皮的案例较少，一般只把氧化铁皮作为冶炼过程中的辅助材料进行P、Cr、C、Si的脱除处理，以及在冶炼一些高铬不锈钢钢种等装入法冶炼过程中代替吹氧以减少贵重合金的烧损，其有效利用率都不高。中国一重锻造工序产生的氧化铁皮每年都在1万吨以上，除少部分氧化铁皮经处理后进入电弧炉进行回收利用外，部分外卖，余下约有数千吨的氧化铁皮得不到有效的回收处理。
2 氧化铁皮成分
某年水锻分厂锻件产量为13.7万吨，以净重60%计，则钢锭总重22.8万吨，火耗5%，铁皮氧化增重20%，该年氧化铁皮产量约为1.37万吨。表1为锻压车间现场所取氧化铁皮化学成分分析表。
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从表1中可知：除C被大部分烧损外，合金元素基本被保留， P、S元素属于微量，不存在其余对钢水质量有较大影响的杂质元素，氧含量在20%左右，可替代部分电炉吹氧，氧化铁皮含水、油低，清洁干燥，夹杂少，整体品质较高。
3 氧化铁皮工艺技术指标分析
在取得氧化铁皮理化指标后，设计了电炉添加氧化铁皮的工艺方案，通过半年的工业试验生产，在合金元素回收、冶炼时间、冶炼电耗/能耗对比、脱磷和增加供氧量取得了有价值的试验数据。
3.1 合金元素回收
Fe、Ni、Mo等合金元素的回收是氧化铁皮资源化再处理利用最重要的目标，各合金元素收得率的大小直接关系到经济技术指标的好坏。
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电弧炉冶炼过程中影响合金收得率的主要因素与元素自身的还原性、冶炼供氧强度、渣量、合金加入顺序、钢液温度等有关，实际操作中必须把这几方面的因素考虑进去。
3.2 冶炼时间、冶炼电耗/能耗对比
由于氧化铁皮大部分是以冷料形式加入，高温分解需要吸收热量，同时现有的炉门开启、停电开炉盖等加入方式也会引起炉膛内的温度损失，由此不可避免地带来冶炼时间、能耗的增加。工业试验中考虑了不同的加入方式、加入量对于冶炼时间和冶炼能耗、电耗的影响。
3.3 脱磷和增加供氧量
增加供氧：以钢种25Cr2NiMo1V为例，其含氧量为19.64%，标态下的氧气为1.429kg/Nm3，每吨氧化铁皮中所含氧量折合标态氧气为137.4Nm3，以装炉量5%的氧化铁皮计，可提供氧气6.87 Nm3/t，现有一般钢种的吹氧量在20 Nm3/t -30 Nm3/t，可节约25%-30%的吹氧量，降低用氧成本；而对于某些易烧损的高铬合金钢种，在利用返回法冶炼时，使用氧化铁皮可在满足熔池沸腾去气去夹杂的情况下同时提高合金收得率。
脱磷处理：现有电弧炉工序熔清后若[P]高，一般是补加石灰后吹氧降[P]，氧化铁皮并非每次都加，脱磷很大程度上是通过提高渣量、吹氧化渣降温来进行的。由于脱磷条件是低温、高碱度、高[FeO]、大渣量，若补加部分氧化铁皮，可降低熔池温度，提高[FeO]含量，加速石灰溶解，改善脱磷热力学条件，同时降低由于吹氧带来的元素烧损，减少石灰加入量[2]。
4 结论
工艺方案设计后，炼钢厂在电炉进行了多次氧化铁皮相关的工业试验，其试验结果表明：
（1）工艺效果：电炉通过炉底预加石灰，其化渣、成渣快，早期低温脱磷效果好，熔清后磷高可代替矿石进行脱磷操作，效果明显且降低矿石使用成本；可代替部分氧枪吹氧量，从而提高供氧强度，在冶炼部分高合金钢种时可减少合金烧损量；回收Fe，及贵重合金元素Ni、Mo，提高金属收得率，降低外购合金使用成本。
（2）技术指标：钢铁原料中Fe元素收得率提高2%，Ni、Mo元素基本回收，熔清[P]≦0.003%炉次占比提高至70%，吨钢氧耗降低5Nm3/t，因熔清[P]进规格避免二次造渣操作，可缩短冶炼时间30min，平均冶炼电耗降低10kWh/t，具备较好的经济效益。
参考文献
1 康大韬，叶国斌. 《大型铸锻件材料及热处理》.北京：龙门书局，1998
2 冯捷，张红文. 《炼钢基础知识》.北京：冶金工业出版社，2010