合金废钢的回收与利用在宝钢中实践

合金钢生产从原料投入到成品产出，经历了冶炼、热加工、冷加工等工艺流程。工艺流程的长短，与钢材的属性、质量目标、规格和交货状态有关。伴随着冶炼、热加工、冷加工，必定会有一定量的废次料产生，而形成合金废钢。

废钢是一种再生资源，对它的综合利用比开发原生矿要节约大量能源。1吨普通废钢相当于3～4吨铁矿石，1～1.5吨焦炭。对于合金废钢来说，视其品种和合金含量的多少，其冶金价值和当量能值，一般都要超过普通碳素废钢的几倍乃至几十倍。因此，合金废钢具有极大的再生利用价值。

宝钢特殊钢分公司合金废钢资源状况

宝钢股份特殊钢分公司是国内大型的特殊钢厂，主要生产品种有碳工、碳结、轴承、合结等低合金钢，高工、模具、不锈等高合金钢，以及高温合金、钛合金、精密合金等特种材料，承担了国家机电设备、汽车、石化、航空航天等基础原材料研制和生产任务。特殊钢分公司年使用合金品种近50种，按规格分有114只规格，对应技术标准76只。合金使用量达5.8万吨，合金占整个生产成本在30%左右。

2007年特殊钢分公司年产合金废钢达14万吨左右，其中合金比≥2%有20%约3万吨。以前只是对工模具钢和不锈类、高温合金等高合金钢类采用回收使用管理，对回收的一般合金废钢，作普通废钢处理。生产上的氧化工艺造成了一般合金废钢中的部分合金元素被氧化而浪费，部分不氧化元素又造成钢种新的污染，甚至因成分超标而改判。2005年1月开展了合金废钢的精细化工作，就是将回收进一步细化，使用进一步优化，其目的就是全盘回收、最优利用，追求原料成本最低，同时也是节约资源，建设绿色特钢，实现社会可持续发展的需要。

技术管理措施

特殊钢分公司是个经营实体，分公司内部核算采用的是模拟市场的方法，生产成本的真实性是经营决策的重要依据。如何使合金废钢物有所值、物尽其用，调动回收和使用的积极性，是个值得研究的课题。为此，将工作的重点放在合金废钢的分类上，既要做到利于核算价值，又要做到回收有操作性，同时对冶炼使用精确配料又有指导意义。

1 回收元素的确定

见表1：

表1 常见元素冶炼过程被氧化程度

元素特性

不氧化和不易氧化

部分氧化

大部分氧化或气化

有回收价值的元素

Ni、Mo、Co、W

W、B、Nb、Mn、V

Ti、Zr、Al、Si、Ca

有害元素

Cu、Sb、As、Bi、Sn、Te

Pb、Se

根据合金元素的价值量和废钢中的含量多少，将回收可利用的主合金元素，确定为Ni、Mo、W、V。同钢种中含有多个贵重元素，根据价值量和含量的大小，一般确定为Ni、Mo、W、V、Cr的顺序，对含Cu、Co钢种实行特别管理，在同钢种冶炼中返回。

2 合金废钢回收的分类方法

特殊钢分公司目前钢号有1600多种，基本覆盖了整个合金钢大类。这些钢号，有些是历史遗留下来的，有些是同一材料不同国别的牌号，且钢号的产生是个动态的过程。让物流部门做到完全认知材料的组成，难度很大，必须由专业部门进行归类。现采用了由粗到细，保持路径的展开方法，具体为：

    按生产品种将钢类分类为12大类，即碳结碳工钢、轴承钢、弹簧钢、合结钢、合工钢、模具钢、不锈钢、高温合金、钛合金、精密合金、高强钢、高速工具钢；

    12大类的各种合金废钢，按可回收元素组合进行细分，形成可回收的主元素系列；

    分到各系列后，再根据可回收元素的含量，按合金元素Ni1%、Mo1%、W1%、V1%、Cr5%的台阶，进行了不同含量不完全等分的阶梯式再细分。细分中根据元素价值量的大小，以价值量大的为主，次要元素兼顾了冶炼配料的成分精控要求。将同大类主元素含量相近的钢种进行归并。

    单列品种：

    一些高合金的钢号、横拼金属、易造成配料困难的高S、P钢号，原则上基本单列，以利于该合金废钢专料专用。如：不锈钢00Cr25Ni35AlTi、高温合金GH1015、Y12等；

    单列的还有含有害元素的一些钢号，如含Cu系列303Cu、Co系等；

    一些合金元素含量较高，有一定的利用价值，利用的价值主要取决于冶炼是氧化法还是返回法的少量钢号，也进行了单列。如高Mn系917等。

    举例如：合工钢分类，见表2：

表2 废钢钢号归并原则（局部）

钢类

代码

分代码

元素系列

明细分类要求

典型钢号

合工

6.1

Cr系

Cr≤5.0%，

略

Cr5.0~10.0%，

Cr≥10.0%

6.2

Co系

单列

6.3

Cr-W系

按W含量1%为单位与高工钢对应合并

6.4

Cr-Mo系

Mo≤1.0%

Mo1.0~2.0%

Mo≥2.0%

6.5

Cr-W-Mo系

Mo≤1.0%，W≤1.0%

Mo1.0~2.0%，W≤1.0%

Mo≥2.0%，W≤1.0%

Mo≤1.0%，W1.0~2.0%

Mo1.0~2.0%，W1.0~2.0%

Mo≥2.0%，W1.0~2.0%

Mo≤1.0%，W≥2.0%

Mo1.0~2.0%，W≥2.0%

Mo≥2.0%，W≥2.0%

6.6

Cr-Mo-Ni系

Ni ≤1.5%，Mo≤1.0%

Ni ≤1.5%，Mo＞1.0%

Ni 1.5~2.5%，Mo≤1.0%

Ni 1.5~2.5%，Mo＞1.0%

Ni 2.5~3.5%，Mo≤1.0%

Ni 2.5~3.5%，Mo＞1.0%

Ni ≥3.5%，Mo≤1.0%

Ni ≥3.5%，Mo＞1.0%

6.7

Cr-W-Mo-Ni系

Mo≤1.0%，W≤1.0%，Ni≤1.0%

Mo≤1.0%，W＞1.0%，Ni≤1.0%

Mo＞1.0%，W≤1.0%，Ni≤1.0%

Mo＞1.0%，W＞1.0%，Ni≤1.0%

Mo≤1.0%，W≤1.0%，Ni1.0~2.0%

Mo≤1.0%，W＞1.0%，Ni1.0~2.0%

Mo＞1.0%，W≤1.0%，Ni1.0~2.0%

Mo＞1.0%，W＞1.0%，Ni1.0~2.0%

Mo≤1.0%，W≤1.0%，Ni≥2.0%

Mo≤1.0%，W＞1.0%，Ni≥2.0%

Mo＞1.0%，W≤1.0%，Ni≥2.0%

Mo＞1.0%，W＞1.0%，Ni≥2.0%

6.8

含V系

V≤1.0%

V1.0~2.0%

V≥2.0%

如此，合金废钢分类统计，共设定了433个小类，见表3：

表3

碳结碳工

轴承

弹簧

合结

合工

模具

高速工具

不锈

高温合金

钛合金

精密合金

高强

合计

131

433

分类工作的最大难点是将1600多个钢号，根据成分和实物特性，一一列入了对应典型钢号一栏中，作为归类和回收操作的直接指导。

3 合金废钢的回收定额

对于不同的生产手段，其产生的废次料的数量和形状也不相同。根据目前6个生产单元，细分到具体的工序，按照目前的实际收得率或成材率，分别制定不同工序，不同钢类的回收定额，作为回收考量的依据。如炼钢单元回收定额，见表4：

表4 合金废钢回收定额表（冶炼单元）单位：kg/t钢

钢类

碳结钢

合结钢

轴承钢

不锈钢

不锈剥皮

高温钢

钛合金钢

精密合金

高工钢

模具钢

炼钢一分厂

连铸

模铸

炼钢二分厂

连铸

模铸

炼钢三分厂

模铸

特冶厂

电渣

100

感应

自耗

4 合金废钢的回收管理

分公司实行统一管理，通过制定“合金废钢回收管理办法”落实责任，建立了分级管理回收网络。按照回收的归类标准，转换成材料代码和内部转移价，在ERP系统上集成；生产单元各工序落实专人和专用回收工具进行回收，回收人员属地化管理。回收工作的重点是防止混料、混品级现象。目前分公司共有回收点379个，参与回收人数为246人。

5 合金废钢的仓储管理

建立合金废钢物流专管制度，将各个回收点收集的合金废钢，根据归类标准分别计量，做到分门别类专门仓储和发运。冶炼产生的高合金废钢和超大块度合金废钢，同样按标准回收计量集中管理，小块度低合金废钢，通过计量帐面出入库，实物不转移，由炼钢厂按照料结构自行回收使用，减少了物流费用。一些碳工、碳结、轴承钢、铬合结废钢，由于P较低，集中仓储后将作为低P原料，专门供工模具和不锈钢冶炼用。

6 合金废钢的内部定价

合金废钢回收目的是为了使用，评价成材与炼钢部门之间的价值转移，必须有一个合理的内部价格机制，其目的在于能调动回收和使用的积极性，又要能准确的反映冶炼料成本，为经营决策服务。为进一步体现回收料价值和使用的难易程度，根据回收料的形状，分为切头、角料、刨花屑磨屑、渣钢四种，以碳钢为基础平台，加上可回收的合金元素（考虑合金元素的回收率），共设立2352只代码，分别制定了不同合金废钢的内部转移价，达到实物、代码、价格一一对应，在ERP系统上资源共享，应用于识别、计量、出入库、结算和评价的数据一体化。

7 合金废钢使用管理

合金废钢使用的前提是成分要清，难点是在于生产计划与同钢种返回不配匹。因此，阶段生产计划执行前，需根据库存、贵重金属市场走势以及一些难以消化的品种，确立优先消化的合金废钢品种。由计划、生产、技术、物流共同协调生产计划与合金废钢的符合性，确保同钢种优先、主元素大类相符次之、再次是合金废钢的合金主元素要少于冶炼钢种元素，力争废钢合金元素得到最大化利用。在物流上采用个性化保障，做到计量单、成分单双复核。在提高返回比方面，针对EBT出钢方式，对来料的外形和留钢操作的残余元素控制上也进行了许多有益的探索。

8 绩效评价方法

绩效评价涉及到二个方面，一是对6个生产单元合金废钢是否按规定的归类方法进行回收及回收的数量是否到位进行评价，二是对炼钢厂最大化、最优化使用进行评价。

制定专业管理文件，建立鼓励回收、使用合金废钢的内部机制。如“合金废钢回收管理制度”、“合金废钢使用管理办法”、“合金废钢回收、使用绩效评价考核细则”等。

回收评价：通过覆盖所有回收点的管理网络，实行月度回收统计及库存复核，并与和回收定额标准比较，进行回收量评价；通过现场巡视、物流入库抽检和冶炼使用反馈进行归类质量检查。

使用评价：根据计划、生产、技术、物流共同协调的结果，形成物料结构调度单，并对使用的合金废钢品种和数量与生产品种进行结构性检查，由专业部门确认使用效果。

应用实绩

1 实物实绩

实施精细化管理分二个阶段，1~3月试运行，在4月份以后正式运行。统计1~3月份回收总量占产量比为10.3%，正式运行4~12月回收总量占产量比为18.4%，全年完成定额回收达100.9%，说明回收实绩有了明显提高，合金废钢基本做到颗粒归仓。

2 效益测算

在精细化管理之前，高工、模具、不锈等高合金钢以及高温合金、钛合金、精密合金是粗放型回收使用的，且回收率不高，碳工、碳结、轴承、合结等低合金钢基本作一般废钢回收使用。

回收效益新增部分仅计算三块：⑴合结废钢中的合金利用⑵轴承废钢作低P原料增值⑶减少改钢种的内部损失。

    ⑴合结钢共生产35.2万吨，回收使用CrNiMo切头1.5万吨，按最低分类Ni 0.5%，Mo 0.3%计，共节省Ni75吨、Mo54吨，其价值量为3500万元左右。
    ⑵轴承废钢回收用作低P废钢，实际回收1.7万吨，已使用1.4万吨，仅减少低P废钢外购成本有600万元左右。
    ⑶统计因Cr、Ni、Mo、W残余元素成分超标而改钢种，05年比04年绝对值下降了近2/3。说明合金废钢精细化管理后，对生产组织带来益处，同时也减少了内部质量损失。

由此，合金废钢精细化管理后，其产生的直接和间接经济效益是巨大的，且远不止仅统计的二项。

技术研究

合金废钢的管理，犹如百货超市，具有量大、品种多、形状各异，有过之的是无明显标识，动态供需不平衡矛盾突出。合金废钢的管理，需要厚实的专业知识和强大的物流支撑；合金废钢的使用，源头在市场，落实在生产计划，操作在优化配料和工艺，基础是成分要清，追求的是合金元素和低P特性充分利用，减少产品合金的投入。技术研究的重点主要有合金废钢的无损切割加工技术、合金废钢的验收、成分不明料及轻薄料的并锭，提高冶炼配料返回比技术、部分易氧化合金元素冶炼工艺的优化等。这些技术都有深刻内涵，这里不一一表述。

需进一步深化的课题

合金废钢是个丰富的矿藏，具有较高的应用价值。无论是技术研究、资源利用、生产管理还是降本挖潜，都有许多需进一步深化的课题，这里提出以下几点供思考。

    ⑴合金废钢中低P原料范围的扩大和增值。
    ⑵回收最大化和使用最优化的评价模式设计。
    ⑶磨屑和刨花屑的并锭及管理。
    ⑷合金废钢内部回收与外部资源采购控制。
    ⑸合金废钢库存优选与贵重合金市场波动匹配。
    ⑹内部价制定的合理性与炼钢使用的激励机制等。