废钢,指的是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。
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。
磁选
磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异,在不均匀磁声中进行分选的一种处理方法。磁选是分选铁基金属有效的方法。将固体废物输入磁选机后,磁性颗粒在不均匀磁声作用下被磁化,从而受到磁场吸引力的作用,使磁性颗粒吸进圆筒上,并随圆筒进入排料端排出;非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小,仍留在废物中。磁选所采用的磁场源一般为电磁体或永磁体两种。
预热
废钢铁经常粘有油和润滑脂之类的污染物,不能立刻蒸发的润滑脂和油会对熔融的金属造成污染。露天存放的废钢受潮后,由于夹杂的水分和其他润滑脂和油会对熔融的金属造成污染。露天存放的废钢受潮后,由于夹杂的水分和其他润滑脂等易汽化物料,会因炸裂作用而迅速在炉内膨胀,也不宜加入炼钢炉。为此,许多钢厂采用预热废钢的方法,使用火焰直接烘烤废钢铁,烧去水分和油脂,再投入钢炉。
“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。