废钢主要产生于炼钢车间、铸钢车间和钢的冷加工和热加工车间。随着钢铁生产技术的发展,钢材收得率增加,自产废钢占钢产量的比例有下降趋势。钢铁产品和工制造过程中产生的废钢,约占废钢总量的20~25%,主要为钢料的切头、切尾、切屑、边角料等。各种废旧设备,钢结构件,“报废”的机车、车辆、钢轨、汽车、船舶、工具、用具等,也产生大量“折旧废钢”。它在工业发达国家约占废钢总量的25~30%,占社会上钢材总投放量的1~1.5%。中国当前每年产生的折旧废钢约 300万吨。生活用品废旧钢铁如罐头盒、家具和用具等,称为“社会废钢”或“垃圾废钢”,数量有时高达钢材投放量的1%。此外,还有从渣中回收的废钢,积存的废钢块,打捞的沉船等,来源颇为复杂。
废钢处理方法因材质和形状而异。易碎的和形状不规则的大块物料,采用重锤击碎。特厚、特长的大型废钢,用火焰切割器切割成合格尺寸。更大废钢铁块料,则采用爆破法爆碎。厚废钢板和型钢、条钢,采用剪切机进行剪切。废薄板边角料、废钢丝、废汽车壳体等容积比重较小的轻料,用打包机压缩成块体,打捆用作炼钢原料。切削产生的废钢屑除油后,再用压块机压块。混有其他金属的废料,先经破碎,再经磁选,分离出废钢。近年发展出利用液氮在 -50~-100℃的低温下进行破碎的新技术。但废钢与有色金属和其他杂质的分离问题尚未完全解决。使用混杂废钢要限制在一定比例,以免影响钢的质量。
清洗
清洗是用各种不同的化学溶剂或热的表面活性剂,清除钢件表面的油污、铁锈、泥沙等。常用来大量处理受切削机油、润滑脂、油污或其他附着物污染的发动机、轴承、齿轮等。
“量体裁衣”发展电炉炼钢
日本废钢的来源包括钢厂自产废钢和社会废钢,社会废钢又分为废弃废钢和加工废钢。废弃废钢包括汽车、钢材、器械、铁轨和轮船的回收品,加工废钢则是使用钢材的各产业部门在加工钢材时产生的废钢。
汽车、产业机械、造船等部门的加工废钢产生率比建筑业要高。因此,虽然日本建筑业钢材消费量较大,但加工废钢的平均产生率要比欧美地区的国家低。相关数据显示,近年日本加工废钢的68%来自汽车业,其次是来自工业机械,占比为10%,来自电机和造船业的加工废钢占比分别为7%和6%。
随着废钢资源不断产生,日本钢铁业开始注重根据国内废钢资源情况来选择炼钢工艺。
从日本炼钢发展历史来看,二战后的日本处于经济高速成长期的前半期,对钢铁需求量迅速增长,因此大力发展钢铁业。这段时期日本废钢使用量为粗钢产量所左右,并受到以废钢为主要原料的电炉、平炉和以铁水为主要原料的转炉产量比率影响。
1950年-1965年,日本粗钢产量增长主要靠大量使用废钢的平炉炼钢法来实现。然而,由于国内产生的废钢不足以满足需求,要大量进口废钢且供应不稳定。为此,日本钢铁业开始向转炉生产方式为主的生铁增产型结构转向,并于1977年废除了平炉炼钢法。在发展转炉降低平炉生产比率时期,日本对电炉钢比率进行了控制,因此上世纪60年代-70年代日本电炉钢比例在20%以内。
1975年以后,日本对进口废钢依赖减少,同时日本电炉厂在1973年石油危机时对产品结构和设备进行了合理化改造,电炉炼钢从此进入高速发展阶段,产量比例逐年升高,从1975年的17%提至1996年33%的峰值水平。1996年以后,日本电炉钢比例开始持续下滑,主要归因于上世纪90年代后,日本经济出现停滞,建筑业低迷使得电炉钢产品需求开始下降。不过,日本交通工具产量在上世纪90年代初期出现一段时期的下滑后,则维持稳步上升的态势,这意味着日本整体钢铁需求仍然稳定。因此,在粗钢产量稳步增长的情况下,电炉钢产量下降使电炉钢占比持续下降,2009年降至21%。
也就是说,日本电炉钢比例峰时也仅在33%左右,而美国电炉钢比例则达50%-60%,欧盟地区则为40%左右。日本国内有约40个电炉企业,年产能为4000万吨,而实际产量仅有2000多万吨,产能过剩严重。
受中国国内废钢供应不足、电炉钢生产成本高等因素影响,电炉炼钢发展缓慢,电炉钢产量比例一直呈下降走势,一直维持在10%的水平。