轉爐煉鋼工序低成本運行探討

王 源， 吳春紅， 宋細芽

（新余鋼鐵集團有限公司， 江西 新余 338001）

轉爐煉鋼的煉鋼成本主要是鋼鐵料的消耗，它占80%。鋼鐵料中的鐵元素有一些是被消耗的，只有一部分轉入鋼錠或者其他的半成品，但被消耗的鐵有些是可以回收的，殘留在鋼水包、中間包的廢鋼、氧化鐵皮等等。這些可回收的消耗原料可以拿到鋼鐵工業中循環利用，不能回收的消耗品就是轉爐中爐渣。據相關數據表明，在我國轉爐煉鋼中，爐渣量可達90 kg 左右，而這些爐渣可以用來制作燒結礦，目前主要是用于鋪路或其他方面的用途。鐵元素是鋼鐵經濟工業循環經濟的主要部分，在轉爐工序中，鐵元素占不可回收損耗的91%以上。不可回收的損耗比較低，但要降低爐渣中全鐵的含量，即減少爐渣的產生量，才能達到低成本運行以及循環經濟的目的。

1 實行精料方案

鋼鐵工業的各大廠家，減少爐渣量的空間是比較大的，每一噸鋼中約有80～200 kg 爐渣。可以通過爐料的結構、精料等方法來減少爐渣的產生。精料和成分穩定是轉爐用原料和輔料的條件，精料在轉爐煉鋼中是產生爐渣量的重要因素，產品的成本和質量也受精料的影響。煉鋼的另一個條件是成分穩定，轉爐煉鋼的自動化離不開這一條件。轉爐用原料、輔料重點是鐵水、石灰等，詳細見表1。

表1 轉爐用原料、輔料

鐵水的物理熱要高于化學熱，這就增加了化學熱氧氣的消耗，與此同時，石灰消耗量與成本也在隨之增加。想要增加物理熱只需提高鐵水的溫度即可，之后再通過提高廢棄鋼之中的鐵含量，這樣可以使成本得到一定程度的降低。高爐的生產能力與最終出鐵的溫度之間有著直接性的關聯，但出鐵的過程是與運輸、貯存過程中降溫大小有差別。從一開始的高爐鐵水罐轉至混鐵爐再轉至轉爐鐵水罐是屬于傳統的運作方式。目前這種傳統的運作方式已經逐漸淡出大多數企業的視野，現在大多都是采用鐵水溝封蓋方式，這一方式是現今最先進的方式之一，主要是先將高爐鐵水罐運送至轉爐，再送入轉爐之中，該方式一適用于沙鋼大高爐。轉爐內的熔鐵溫度相比較魚雷罐車要高出幾十度，大約在100 ℃左右，并且可以采用大型高爐連續出料方式，雖然這種方式對于工序物流的穩定性與組織調度的協調性要求較高，但勝在效率與成本節約。還有就是高爐爐渣含量應盡可能的降低，高爐爐渣中硫含量是鐵水的35～40 倍。高爐爐渣為弱堿性爐渣，轉爐爐渣為強堿性爐渣。也就是說，1 kg 的高爐爐渣投入轉爐，轉爐的石灰消耗大約會增加3 kg。增加爐渣含量和鐵損失量，從循環經濟的角度看，扒渣噸鐵損失量約為5 kg，但可以循環利用。

石灰：分為低硫、低二氧化硅、高活性度三種特性。其中有兩點需要注意，首先就是要選擇第二氧化硅的石灰石。其次就是在燒石灰時要使用煤氣進行燃燒。其中又可分為高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣來燃燒石灰，以轉爐與高爐煤氣來進行石灰燃燒是最好的，不用做脫硫處理。但以轉爐煤氣來進行石灰燃燒的話，就需要做脫硫處理，過程變得繁瑣的同時成本也逐漸提高。

精料的品種與質量、轉爐操作與科學煉鋼技術與經濟效益直接掛鉤，從降低陳本和經濟循環利用的角度來看，精料最主要的效果是為了控制二氧化硅的使用，可以一定程度的較少石灰用量、鐵損與渣量。因為渣量總量越大，帶走的不可回收的鐵就越多，這種情況可以通過頂吹和底吹降低爐渣中氧化鐵的含量或是減少爐渣的數量解決，在國外這類操作被稱為“少渣操作、鐵水三脫工藝或預煉爐脫磷”。一般可將爐渣含量降低到45～55 kg，爐渣中磷含量很低，可以用作回收利用。在我國目前的形勢下，鐵水中硅的問題是首先需要想辦法解決的。其次是提高石灰質量，應將爐內鋼產能降低到100 kg 左右。

2 優化煉鋼原料結構

優化原料結構是煉鋼工序過程中需要非常重視的一個要點，因為一些不重視的煉鋼企業在轉爐煉鋼原料構架上是不合理的。“冷卻能量公式”是靜態計算中的一個用于冶煉操作的能量公式，也是一個熱平衡公式，主要用來計算冷卻所需的冷卻能量。冶煉操作一般分為廢鋼冷卻法和礦石冷卻法，廢鋼冷卻法最早源自于美國20 世紀80 年代，當時的廢鋼便宜，使用廢鋼冷卻法后，廢鋼比例為23%～25%，最多達到28%。但如果在其過程中添加一些硅鐵、碳化硅下腳料等能源，能夠降低廢鋼的比例，比如寶鋼300 t 爐子的廢鋼比就增加降低到21%～23%。在當購買廢鋼的價格相對較高時，原材料結構采用高鐵水比。吃自產廢鋼和各種氧化鐵最有益。由于世界廢鋼價格的不斷上漲，這種方法在許多地區得到了應用。但也有部分企業正在使用低鐵水比、低廢鋼比、高冷生鐵比，加上生鐵150～200 kg，生鐵質量差，除了高硫、高磷之外，還含有大量的雜質，如砷、錫、鋅、鉛等。并且每噸價格在2 200～2 500 元，原料結構是非常不合理的，這主要是因為每噸鋼材的高利潤是由產量效率驅動的。增產彈性是轉爐所具備的特性，使用轉爐就可以提高供養強度、擴大負荷能力，來達到縮短冶煉周期的增產目的。但是這種方式不僅消耗能源高、污染程度高，而且成本的損失也相對較高，屬于化鐵煉鋼方式中的一種，要實現礦石冷卻，必須提高鐵的容量，使鐵水比提高到92%以上。目前許多企業的爐料結構都是需要改善進步的，對于生鐵的投放量基本都在20%左右，這種爐料結構會加大石灰、和氧氣的消耗，還會增加礦渣與不可回收鐵的數量，所以生鐵的投放量控制在5%以下是最好的。除此之外也存在一些技術層面上的問題，比如因為技術操作不當，在吹煉過程中引發大噴濺等問題。這些都是需要逐漸改善的地方，只有不斷改善、進步，才能使成本得到降低，效益最大化。

3 轉爐低成本終渣循環煉鋼法

“轉爐低成本終渣循環煉鋼法”是循環利用轉爐終渣的核心方法，也就是將不倒出上一爐的爐渣，進而提供給下一路循環冶煉使用。該工藝改變了轉爐結束后傾倒出高堿度爐渣的操作，而是在轉爐早期適當的時間倒出低堿度、高磷、高硅的爐渣。該技術的主要優點是回收轉爐冶煉過程中的高堿度渣和脫磷渣，從而降低石灰和鋼材的消耗。

4 結語

要想降低轉爐煉鋼工序的成本，使其低成本運行，就要從最基本的原料與輔料上面開始著手，接下來就是繼續完善改進操作方式與方法，盡可能的以最少的材料與勞力，取得最大的收益，使其具有良好的經濟效益和社會效益。