煉鋼廠降低鐵合金消耗的工藝措施

謝 勇

（濟鋼集團有限公司規劃發展部，山東 濟南250101）

1 前 言

鐵合金是煉鋼的重要原料之一，是鋼的組成成分。鐵合金在煉鋼冶煉過程中，有兩個功能：一是脫氧，是煉鋼生產過程的關鍵工藝環節，鐵合金作為脫氧劑的一種，更是必不可少原材物料。二是合金化，煉鋼根據鋼種加入各種各樣的鐵合金，生產各種各樣優質鋼、合金鋼，以滿足國民經濟、國防建設的多種需要。某煉鋼廠通過現狀分析，采取優化工藝操作、采用新技術、提高崗位職工操作水平、強化合金日常管理、完善脫氧生產工藝等管理和技術措施，有效降低了鐵合金消耗，從而降低了煉鋼的生產成本，對煉鋼廠提高綜合管理水平，進一步降低鐵合金消耗，提質降本，增強產品市場競爭力意義重大。

2 現有脫氧合金化工藝存在的問題

降低鐵合金消耗不僅可以降低生產成本，而且有利于改善其他技術經濟指標，是企業降低產品成本的有效手段之一。降低鐵合金消耗將有效降低各類廢棄物的產生量，為開展清潔生產、發展循環經濟創造良好條件。在進行優化工藝之前，對現有脫氧合金化工藝存在的問題進行分析如下。

2.1 轉爐裝備及底吹狀況

煉鋼廠現頂底復吹轉爐底吹供氣元件設計共有8塊，呈360°均勻布置，轉爐爐齡平均在15 000爐左右。在轉爐爐齡5 000 爐左右時，底吹供氣元件出現堵塞、底吹流量降低等現象，導致終點鋼水過氧化、終渣TFe 含量升高，鋼鐵料與合金料消耗升高，對轉爐低成本運行帶來了困難。

2.2 出鋼過程下渣控制

煉鋼廠頂底復吹轉爐無可靠的下渣檢測設備，單純依賴人工判斷出鋼下渣情況。目前人工控制出鋼下渣主要通過兩種手段：1）出鋼前期盡快搖爐，保證出鋼口部位鋼水液面高度，控制出鋼卷渣；2）通過觀察鋼流顏色、鋼流狀態，判斷是否下渣。人工控制出鋼下渣，受崗位人員操作習慣、精神狀態影響較大，反應滯后、誤判率高，易導致出鋼不凈或大量下渣，而且無法定量評價轉爐下渣量。現煉鋼廠依靠擋渣棒控制出鋼后期下渣，依靠擋渣棒，無法實施有效阻斷轉爐進入鋼包，擋渣的成功率存在諸多不確定性，現120 t、210 t轉爐的出鋼下渣量在5 kg/t鋼左右。

2.3 脫氧合金的加入方式

轉爐出鋼過程中，崗位出鋼操作人員大多憑經驗配加合金，人為因素干擾較大，導致同一鋼種在相同條件下的合金加入量波動，影響鋼種冶煉成分和合金成本。

2.4 影響合金回收率的因素

轉爐出鋼過程中鐵合金加入時機、加入速度、是否落入鋼流的精準程度、出鋼口的狀態、轉爐傾角度、擋渣效果、成品成分控制的范圍等這些因屬都會導致合金消耗不穩定。

2.5 主要脫氧合金種類

煉鋼廠現用脫氧合金主要是含鋁合金，由于鋁制品價格高，導致合金成本相對較高。

2.6 管理制度

各類鐵合金的儲存、運輸、領取、使用等環節存在管理粗放、不細致現象，涉及到原料采購、生產準備、煉鋼車間等部門，不能做到標準化、精細化、規范化管理，也是鐵合金消耗居高不下的因素之一。

2.7 其他因素

鋼軋產線協同、聯動積極性不高，部分鋼種性能指標超標；采購部門對合金替代品的使用存在疑慮等，不同程度地影響合金消耗指標。

3 煉鋼過程中生產工藝改進與實踐

通過分析現有生產條件，以降低合金消耗為切入點，對現有的轉爐供氣元件實施在線快速更換技術；實施出鋼過程的滑板擋渣技術；規范出鋼工操作標準，嚴格合金工崗位操作規程；采用自動煉鋼和頂底復吹技術，提高轉爐終點控制水平，降低終點氧含量；制定鐵合金采購、運輸、使用管理制度，強化合金現場管理，杜絕合金浪費、丟失現象，全方位推進鐵合金成本管理向精細化邁進。

3.1 實施轉爐底吹元件在線快換技術

通過實施轉爐底吹元件在線快換技術，更換元件后轉爐終點平均碳氧濃度積由最高35×10-4降低為23×10-4，平均終點碳由0.06% 提高到0.08%，鋼中自由氧含量降低80×10-6，終點爐渣中w（TFe）降低2%，降低脫氧鋁消耗0.3 kg/t。

3.2 采取滑板出鋼擋渣技術

轉爐出鋼采用滑板擋渣技術后，擋渣成功率達99%，擋渣效果良好，鋼包渣層厚度由原來的100 mm減少到50 mm，轉爐下渣量控制在3 kg/t鋼以內，減少了鋼包回P、回S現象，合金回收率明顯提高，同時減輕了LF精煉的造渣負擔，縮短了精煉周期。

3.3 優化完善脫氧合金化操作

優化低碳鋁鎮靜鋼脫氧合金工藝。在出鋼前期使用碳粉代替部分鋁進行預脫氧，使用高碳錳鐵復合球代替中碳錳鐵進行合金化，優化合金加入時機，采取“先強后弱”的方式，即出鋼1/3 時，先加入強脫氧劑，后加入弱脫氧劑，利用不同合金的脫氧梯度，優化完善脫氧模式，降低合金消耗。

3.4 實行窄成分控制

強化操作精準控制，實行窄成分控制。通過對影響窄成分控制的主要影響因素的分析，并采取了一系列措施：依據終點碳制定各鋼種鐵合金回收率，建立鋼水包智能底吹模式；提高終點成分命中率，規范鐵合金加入操作，開發合金配加模型；采取合金配加最優模式等措施，使窄成分控制率達到了98%以上。

3.5 加大合金替代力度

加大合金替代力度。開發高碳錳鐵復合球、硅錳合金球、鋁造渣球等質優價廉合金產品，替代純鋁制品和含錳塊狀合金，通過優化貴重合金替代品技術在Q235、Q345 等鋼種上應用，在保證鋼水質量，產品性能可靠的前提下，合金消耗進一步降低。

3.6 鋼軋聯動

通過鋼軋聯動，優化成分工藝設計、軋制工藝等技術攻關，在厚板產線實現了Q235B、Q235C、A283 系列普碳板降Mn、降Al；Q345B-L、Q345BLW 等低合金板降V、降Mn；Q420B 以V 代Nb；Q345R以V代Nb；普通船板降Mn、高強船板降Mn、降Nb。在寬厚板產線實現了探傷Q345R 降Nb、降Ti；探傷Q345B/C/D/E 降Nb；普通船板降Mn、高強船板降Mn、降Nb等工藝，通過實施控軋控冷技術，鋼板性能均符合標準要求，有效降低了合金消耗。

3.7 推進合金精益化管理

制定鐵合金運輸、領取、使用等一系列管理制度，杜絕浪費、失竊現象，堵塞管理漏洞，特別是鈮鐵、釩鐵等貴重合金的管理得到強化，徹底杜絕了失竊現象，推進合金管理向精益化邁向。

4 結 語

通過優化煉鋼過程終點控制、實施轉爐底吹元件在線快換技術、實施轉爐出鋼滑板擋渣技術、優化低碳鋁鎮靜鋼脫氧合金工藝、強化操作精準控制，實行窄成分控制、采取合金替代、鋼軋產線聯動、管理提升等措施，各項技術經濟指標得到改善，轉爐終點C 含量由0.06% 提高到0.08%，終點爐渣中TFe降低2%，降低脫氧鋁消耗0.3 kg/t、轉爐下渣量控制在3 kg/t 鋼以內、窄成分控制率達到了98%以上，噸鋼合金成本綜合降低6元/t左右，合金消耗有效挖潛，從而降低了煉鋼的生產成本。