海绵铁在一重电炉炼钢上的应用。
一重股份公司总工赵林。
各位与会专家、代表：
大家好！我来自一重，下面我从三个方面汇报中国一重股份公司炼钢厂在电炉炼钢上使用海绵铁的情况，不足之处请指正。
第一方面：一重使用海绵铁炼钢的演变过程及海绵铁作为废钢代用品的可行性分析。
中国一重股份公司炼钢厂在2023年开始使用海绵铁。当时，随着产品结构的不断变化，一重集团公司的重点产品逐渐上马，在原有产品基础上开发了加氢、核电、管模、半钢辊等高技术产品，用户对产品的综合性能提出了更高的要求，对钢水中的残余元素要求也更加严格。可是一重的返回废钢由于长期的恶性循环，污染严重，各种稀有元素普遍偏高，返回废钢中残余元素的富集，已经很难保证钢水的质量要求。
再加上外购废钢严重匮乏，日益增加了我单位炼钢的生产组织难度。海绵铁又名直接还原铁。当时作为废钢的代用品可起到稀释钢中残余元素的作用，并可提高产品的综合性能，具有广泛的应用性。
为此一重的领导决定试用海绵铁。
海绵铁生产技术的不断发展，使其作为部分电炉炼钢炉料的代用品也成为可能。在我单位主要表现有四点：一是海绵铁一般都是由铁矿粉放在回转窑中烧制而成的，其残余元素含量非常低，可起到稀释钢水中残余元素的作用，并可提高产品的综合性能。
无论是产品中单一残余元素的含量还是产品的综合指标（ce-碳当量系数、△g-再热裂敏感系数），均能确保产品的技术条件。二是一重炼钢的主体设备为电弧炉，炉外精炼设备为lf炉，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20%-10%。所生产的钢种从一般碳素钢到合金含量高达40%的高合金钢，多达200余种，而从本行业的特征来看，废钢的**以自产废钢为主，约占废钢总量的60%。
自产废钢的多次循环，必然导致残余元素的富集。为稀释废钢中的残余元素，净化炉料，保证返回废钢良性循环，就必须用"干净"的钢铁料来冲淡，海绵铁恰好能起到这种作用。三是海绵铁的金属收得率，借鉴于国内使用海绵铁的厂家经验，如果每炉料配入25～30%海绵铁的条件下，冶炼粗炼钢水，在电炉操作上采取适当措施，海绵铁在熔池形成后随二次料加入，炉前喷吹碳粉，在造泡沫渣的同时，可还原渣中的feo，产生co气泡，活跃熔池，提高能效，钢水收得率可达85～88%。
四是如果大量采用生铁，由于生铁本身碳、磷、硫含量高，为去除磷、硫需加入足够的矿石、石灰和萤石才能做到。这样，增加了辅助材料的消耗，加之**昂贵，必然会导致炼钢成本的增加，并且延长了冶炼时间。以上四点决定了海绵铁成为废钢的代用品有一定的可行性。
第二方面：一重使用海绵铁的情况介绍。
一重在实际使用海绵铁过程中，由于冶炼设备的局限性，并没有达到太理想。十多年来，用海绵铁做为部分炼钢原料，经历了很多坎坷，同时也总结了很多经验。开始只用一种海绵铁，黑色圆球状小颗粒，布袋包装，tfe在92%左右，堆比重大约在2吨/m3多。
海绵铁使用比例由10%逐渐增加到30%，主要用在加氢、核电钢的冶炼上。因为我单位炼钢的上料方式为用磁盘将各种炉料按顺序装入料包，然后用天车运上炉台，旋开炉盖，滑开包底，完成装料。当时考虑到海绵铁比重小，放在上面怕漂浮在渣面上，就把海绵铁装在炼钢炉的最底部，所以布料顺序从底部到上部依次为海绵铁-生铁-重钢-轻钢-钢屑。
通过冶炼证实钢水收得率能达到85%。但是在冶炼过程中，却出现了种种异常现象，比如：海绵铁在炉底不易熔化；在钢液面上漂浮随渣子易流出；容易出现剧烈沸腾等现象。
特别是当炉内形成溶池后海绵铁埋在钢水底下，也不溶解，到氧化期温度超过1560℃，钢水剧烈沸腾时，低部海绵铁突然浮起来，加剧碳氧反映造成强烈沸腾，无法控制，屡次产生喷溅。02年我们出现过一次喷溅伤人事故。在氧化后期，火蛇从炉门口喷出，喷溅面积约30平方米。
把当时正在看护渣罐的工人烧伤，烧伤面达到80%，险些造成生命危险。从此以后，我们炼钢工人都不愿使用海绵铁炼钢，认为海绵铁在冶炼过程中太难控制。
可是为了保证产品的各项指标和炼钢的长远利益，不用还不行，一时又找不到理想的代用品。为此，一重的冶炼技术人员多次召开研讨会，专题研究海绵铁使用方案。根据海绵铁的特性和我们的冶炼要点，制定了细致的使用规程和预防措施。
例如对规格碳含量上限大于0.40%的钢种，禁止用海绵铁。对规格碳含量上限小于或等于0.
40%的粗炼钢水，若使用海绵铁，"0"号参考样（即金属料未熔清样）碳含量不得大于0.40%。若特殊情况需使用海绵铁，用量不得超过10%。
海绵铁用量不超过10%的，全部在炉前加入，用量超过10%时，配入二次料以后的料次中，每包加入量不得大于5吨，剩余部分在炉前加入。炉前加入海绵铁时，金属料熔清前必须取"0"号参考样，当温度≥1560℃时，小批量间隔加入，不得集中加。当"0"号样碳含量在0.
40%左右时，加海绵铁更要倍加小心，可减少一次性加入量，并延长两次加入的间隔。炉前加入海绵铁时，不得吹氧和加矿。若使用海绵铁，炉底不得加任何材料等很多细致规则。
自从改变海绵铁的加入方式和加入量后，基本控制住大沸腾现象，冶炼过程比较稳定，但是钢水收得率降低了，刚能达到60%左右。原因是海绵铁放在其它炉料上部，特别是在熔化后期加入的，漂浮在钢水上面还没有来得及熔化，一些海绵铁随钢渣自动流出，白白地浪费掉，造成海绵铁的收得率极低。所以在04年以后，我们尽量压缩海绵铁的使用比例，经统计用海绵铁炼钢成本太高。
此后我们只在加氢钢种的冶炼上用5%。
到06年，由于返回废钢残余元素的富集，造成了废钢的恶性循环，再加上越来越多的钢种对残余元素要求太苛刻，无奈又重新推广使用海绵铁，净化废钢。这次使用海绵铁，我们做了充分的准备，制定了比较合理的工艺方案。为了普遍降低废钢中的残余元素，所有冶炼钢种不管是重点钢种还是非重点钢种均使用海绵铁，使用比例为10-12%，布料方式和冶炼方式没有改变。
这样我单位如果每月生产2.2万吨钢水，需用海绵铁2200吨左右。
这次推广使用海绵铁效果比较理想，冶炼过程中没有出现异常现象，钢水收得率也较好。但是到今年6月份，**我们海绵铁的这家突然不**了，于是我们又派人考察选择了三家。在这三家我们各进了300吨海绵铁，分别进行试验，结果各不相同。
试验第一家的海绵铁类似于我们以前用的，表面质量比以前的好，看上去又黑又亮，金属光泽也比较强，外包装也特别好，每炉钢用量10%，钢水收得率能达到85%以上。试验第二家的海绵铁外形类似于面包铁，大块的，很适合于我单位冶炼使用，运输也很方便，损失、浪费也很小。冶炼化料过程中能够混在其它炉料中，沉入到钢水内，熔化特别快，很少出现剧烈沸腾现象。
每炉钢用量12%，钢水收得率能达到82%以上。唯一不利于我们的就是这种海绵铁吸磁性太差，装料比较困难。如果能增加其吸磁性，用磁盘吸料近似于生铁的程度，我们就可以不用袋包装，直接随其它炉料装入炉中。
试验的第三家海绵铁也是大块的，但是它的形状、颜色、密度、吸磁性、使用情况与第二家的海绵铁也大不相同。目前我们正在摸索这些海绵铁的使用特性，还在研究合理的使用方式。
第三方面：谈论一重炼钢使用海绵铁的利弊以及需要解决的问题。
有利之处，海绵铁一是能够降低钢水中的残余元素含量，保证重点钢种的冶金要求。二是使用海绵铁可节省炼钢辅料的消耗，对降低冶炼成本还是很有利的。
不足之处，一是海绵铁的钢水收得率正常比废钢要低5%，如果用的不好，钢水收得率还要低的更多。二是海绵铁的密度小，特别是块状的海绵铁堆比重比废钢小很多，装料次数太多，从而增长了冶炼时间。三是在冶炼上，容易产生强烈沸腾，经常出现喷溅，操作控制难度较大。
四是块状海绵铁吸磁性太差，不利于我厂用电磁盘装料。五是海绵铁的使用比例太小，目前我单位只能用到10%。
这五点不足之处有可能是海绵铁的自身不足，也有可能是我们使用方式不当造成的。不管哪个方面都是我单位需要解决的问题，我作为一重的代表谦虚地向与会专家请教，指出不足，虚心改进，共谋发展，希望海绵铁在一重的电炉炼钢上越用越好。
谢谢大家！
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