直接還原鐵在轉爐煉鋼應用的成本核算與實踐

趙 湖，張 帥，李 博

（南陽漢冶特鋼有限公司，河南 西峽 474500）

直接還原鐵，一般采用精鐵礦為原料，采用天然氣、焦碳為能源進行生產，在俄羅斯、伊朗、委內瑞拉、印度等天然氣豐富區域生產成本很低，具有較大優勢。

廢鋼價格隨市場波動逐步上漲，并有超過鐵水之勢，在此形勢下，直接還原鐵的成本優勢逐步突顯。另外直接還原鐵具有清潔、低S、低P、密度大、熱能高、尺寸規則等特點，在轉爐使用有利于有害元素的控制、提高廢鋼比、冶煉化渣及環節成本的降低。同時直接還原鐵可做為電弧爐的主要原料。

鑒于以上的優點，直接還原鐵在煉鋼行業的使用有風靡全國之勢。

1 成本核算預測

根據直接還原鐵組員及成分特點，其相當于以下四部分的混合物：金屬鐵、渣雜、氧化鐵、基本常規元素，其中氧化鐵可按返礦進行成本核算。本論文以伊朗進口的2 萬噸直接還原鐵實際（成分見表1 中各項目含量）為例，建立成本核算模型并進行分析如下：

1.1 自身組元對材料成本的影響

按照直接還原鐵不同組分對轉爐物料消耗、產量的影響進行成本核算如表1，從表中可以看出，轉爐每投入100kg 直接還原鐵，因自身材料組元的特點，可實現降本9.2 元。

1.2 有效成本對比與預測

假定還原鐵中純金屬鐵的收得率為97%，然后將直接還原鐵、鐵水、不同類型廢鋼按不含稅到廠價和綜合收得率進行有效成本核算，核算情況如表2，從表看，直接還原鐵有效成本高于鋼筋壓塊，低于其它類型廢鋼，其中比破碎料低196 元/t，比普通特優級廢鋼低121元/t。

2 試驗及生產實踐

漢冶特鋼目前有120 t 轉爐3 座，120 t LF 精煉3座，3 條寬厚板連鑄機，依據實際設備條件，進行直接還原鐵生產實踐與試驗。共試驗40 爐，分別為試驗組（鐵水+直接還原鐵）、對照組1（鐵水+鋼板邊）、對照組2（鐵水+普通一級）。裝入量130 t，其中鐵水105 t，廢鋼25 t。

表1 每投入100kg 直接還原鐵對轉爐材料成本的影響

表2 直接還原鐵與其它類型廢鋼有效成本對比

2.1 直接還原鐵金屬收得率

根據40 爐試驗情況，計算平均裝入量與出鋼量情況，鐵水收得率設定為91.2%，反算出鋼板邊收得率97.18%，普通一級廢鋼收得率90.16%，直接還原鐵收得率86.4%；該試驗計算與表3 理論計算基本一致。

（1）脫磷率。經計算，試驗組、對照組1、對照組2 的脫磷率分別為87.9%、86.6%，85.7%，在終渣堿度相對較低、吹氧終點情況相近的情況下，試驗組終點磷較低，脫磷率較高。分析其原因為：

①為中和直接還原鐵帶入的SiO2，加入石灰較大，渣量較大，脫磷效果好；②直接還原鐵中P 的存在狀態為P2O5，在廢鋼熔化過程即進行渣中，這不同于其它廢鋼中的P（以單質形狀溶于鋼中），需借助于脫磷反應進行脫磷；③直接還原鐵中的P 含量水平較低，與我單位自產鋼板邊相當，比外購廢鋼P 含量低約35%。④直接還原鐵中含有9%的氧化鐵，有利于前期化渣，對脫磷有利。

（2）渣量消耗。為達到相同的脫磷效果，試驗組石灰加入量增加約24 kg/t，輕燒白云石加入量減少4.2 kg/t。根據表1 中的終渣及脫磷率總結，可優化石灰及輕燒白云石加入標準為：轉爐冶煉按爐計算，每投入1 t 直接還原鐵，石灰消耗增加100～110 kg，輕燒白云石減少20 kg。

（3）冶煉操作。因試驗組直接還原鐵中含有9%的氧化鐵，前吹煉前期，爐渣較活躍，有溢渣現象和噴濺傾向；同時直接還原鐵過高比例的使用，會導致噸鋼渣量過大，建議按30%～50%的比例替代廢鋼使用［1］。

3 成本核算調整

根據試驗總結，調整直接還原鐵有效成本對比成本核算表后：直接還原鐵有效成本比普通一級廢鋼低4元/t，比普通特優級低91 元/t，比破碎料低166 元/t，比鐵水低148 元/t。

4 結 語

（1）本報告成本核算模型可用于直接還原鐵的轉爐生產成本的準確核算。單位年產鋼400 萬t，直接還原鐵按40%的廢鋼替代量，可實現年降本約2637 萬元。

（2）試驗批次直接還原鐵的金屬收得率為86.4%；

（3）轉爐使用直接還原鐵，脫磷率約87.9%，與外購廢鋼相比，可提高脫磷率約2%；

（4）在轉爐生產操作時，每投入1t 直接還原鐵，石灰消耗應增加100～110kg，輕燒白云石減少20kg；