降低煉鋼鋼鐵料消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

王立杰

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北，063016）

0 引言

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼生產(chǎn)最重要、最關(guān)鍵的一項(xiàng)綜合性的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，它與原材料條件、設(shè)備狀況和操作水平有直接關(guān)系[1，2]。鋼鐵料成本占煉鋼總成本的80%以上[3]，降低鋼鐵料消耗，意味著原料投入減少，成本和能耗降低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。因此抓好鋼鐵料消耗是控制煉鋼成本的關(guān)鍵，同時(shí)也是衡量一個(gè)煉鋼廠競(jìng)爭(zhēng)力和管理水平的重要標(biāo)志[4-7]。

2019年上半年，唐山不銹鋼有限公司煉鋼鋼鐵料消耗控制在1 080 kg/t左右，和國(guó)內(nèi)先進(jìn)企業(yè)對(duì)比存在較大差距。對(duì)此，本文對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗高的影響因素進(jìn)行了分析，提出了降低鋼鐵料消耗的改進(jìn)措施，2020年至今煉鋼鋼鐵料消耗降低至1 045 kg/t，鋼鐵料降耗工作取得了初步成效。

1 影響轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗的因素分析

影響轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗的因素是多樣的，本文結(jié)合唐山不銹鋼公司煉鋼生產(chǎn)實(shí)際，認(rèn)為轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗高的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）轉(zhuǎn)爐冶煉輔料質(zhì)量的影響。輔料質(zhì)量差，用量多，造成轉(zhuǎn)爐渣量大，爐渣帶走的鐵量高。

（2）鐵水帶渣量影響。鐵水包帶渣量大，兌入轉(zhuǎn)爐的鐵渣就多。一是造成轉(zhuǎn)爐渣量大，二是由于鐵渣堿度低，又會(huì)造成轉(zhuǎn)爐造渣材料的增加。

（3）轉(zhuǎn)爐冶煉操作水平的影響。控制好轉(zhuǎn)爐留渣操作，可有效降低轉(zhuǎn)爐造渣材料的消耗，降低轉(zhuǎn)爐渣量，降低鋼鐵料消耗。

（4）轉(zhuǎn)爐冶煉終渣氧化性的影響。降低轉(zhuǎn)爐冶煉終渣氧化度，可有效提高鋼鐵料回收率。

（5）轉(zhuǎn)爐冶煉循環(huán)料回收使用水平的影響。提高轉(zhuǎn)爐工序自循環(huán)料的使用水平，可有效降低鋼鐵料消耗。

（6）連鑄工序操作的影響。提高連鑄機(jī)連澆時(shí)間、爐次，減少火焰切割縫隙，可有效提高鋼鐵料回收率。

2 降低鋼鐵料消耗的措施

鋼鐵料消耗是轉(zhuǎn)爐裝入量與合格鋼坯產(chǎn)量之比。全部鋼鐵料消耗主要有轉(zhuǎn)爐鋼鐵料消耗和連鑄鋼鐵料消耗構(gòu)成，前者是裝入量與轉(zhuǎn)爐合格鋼水之比，后者是連鑄合格鋼水與合格坯產(chǎn)量之比。

以物質(zhì)守恒原理為基礎(chǔ)，分析煉鋼全流程鋼鐵料消耗的構(gòu)成及影響因素。通過(guò)推行提高轉(zhuǎn)爐輔料質(zhì)量、減少鐵水帶渣量、強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐留渣操作頻次、廢棄物與循環(huán)料有效利用、降低終渣全鐵含量、減少轉(zhuǎn)爐剩鋼水、提高中包連澆爐數(shù)、減少大包剩水、澆余鋼回吃、減少連鑄坯割縫損失等工藝技術(shù)研究，有效減少各工序金屬Fe損失，提高金屬利用率。

2.1 減少輔料消耗使用量，降低轉(zhuǎn)爐渣量

2019年下半年唐山不銹鋼公司轉(zhuǎn)爐石灰消耗完成51.2 kg/t，輕燒白云石消耗完成28.2 kg/t（見(jiàn)圖1），較國(guó)內(nèi)同行業(yè)轉(zhuǎn)爐輔料消耗水平有差距，因此，針對(duì)轉(zhuǎn)爐輔料消耗高的問(wèn)題制定了以下改進(jìn)措施：

圖1 2019年下半年煉鋼工序輔料消耗情況

2.1.1 提高石灰、輕燒白云石料質(zhì)量

煉鋼石灰、輕燒白云石質(zhì)量指標(biāo)主要包括有效CaO、MgO含量、硫含量、灼減、活性度、雜質(zhì)含量等。石灰、輕燒白云石料質(zhì)量直接關(guān)系到煉鋼的成渣速度、能源消耗、冶煉時(shí)間、鋼水收得率、脫硫效率、輔料消耗、和爐襯壽命等指標(biāo)。為此，煉鋼廠制定了定期對(duì)煉鋼輔料進(jìn)行抽查的管理制度，確保入爐輔料質(zhì)量。

2.1.2 引進(jìn)鐵水聚渣劑，提高鐵水除渣效果

引進(jìn)鐵水聚渣劑后，可以縮短鐵水撈渣時(shí)間、提高鐵水撈渣效率，鐵水撈渣亮面由70%提高至85%，可有效降低入爐鐵水帶渣量，降低轉(zhuǎn)爐冶煉石灰消耗。

2.1.3 通過(guò)理論測(cè)算，優(yōu)化分鋼種堿度控制

計(jì)算出不同溫度下CaO-SiO2-FeO渣系的理論脫磷能力，并與實(shí)際脫磷情況進(jìn)行對(duì)比，修正理論計(jì)算模型。根據(jù)不同鋼種的終點(diǎn)溫度、磷含量的要求，在綜合考慮爐襯侵蝕的情況下，建立了不同鋼種的堿度控制目標(biāo)，降低了爐渣堿度過(guò)剩和渣量過(guò)大現(xiàn)象。優(yōu)化前后的目標(biāo)轉(zhuǎn)爐渣堿度的對(duì)比情況見(jiàn)圖2所示。

圖2 目標(biāo)轉(zhuǎn)爐渣堿度的對(duì)比情況

轉(zhuǎn)爐執(zhí)行動(dòng)態(tài)堿度控制，以往堿度模型考慮低硅鐵水渣量小，對(duì)脫磷效果及終點(diǎn)溫度影響較大，因此低硅鐵水堿度設(shè)定偏高。根據(jù)目前轉(zhuǎn)爐實(shí)際情況，例如廢鋼結(jié)構(gòu)以渣鋼為主，以及留渣操作等，可以對(duì)堿度模型進(jìn)行優(yōu)化控制，整體堿度降低0.4，低硅鐵水堿度下調(diào)0.5。

2.1.4 強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐留渣操作

建立轉(zhuǎn)爐留渣操作計(jì)算機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)留渣操作自動(dòng)冶煉。不銹鋼公司煉鋼留渣研究與應(yīng)用項(xiàng)目，從2019年9月份開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，通過(guò)幾個(gè)月的不斷優(yōu)化，2020年1月份建立了6套轉(zhuǎn)爐留渣模型，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐留渣工藝逐步推廣與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)二級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算與一級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)加料。二級(jí)系統(tǒng)留渣模型開(kāi)發(fā)如表1所示。

表1 自動(dòng)化煉鋼新建留渣模型

留渣操作原則：由于留渣、雙渣操作對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏影響較大，需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)節(jié)奏進(jìn)行規(guī)范。鐵水Si含量低于0.50%可全部留渣操作；鐵水Si含量0.50～0.75%，由于渣量大冶煉過(guò)程易發(fā)生噴濺，在節(jié)奏允許的情況下可以執(zhí)行留渣+雙渣操作，如果節(jié)奏不允許則不進(jìn)行留渣操作；鐵水Si≥0.75%時(shí)，不允許執(zhí)行留渣操作，執(zhí)行雙渣操作。

通過(guò)以上措施，轉(zhuǎn)爐平均堿度降低了0.4，石灰消耗降低了26 kg/t，輕燒白云石消耗降低了15 kg/t，渣量降低50 kg/t以上，鋼鐵料消耗可降低了9 kg/t以上。

2.2 改善轉(zhuǎn)爐底吹效果

對(duì)轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)強(qiáng)化轉(zhuǎn)爐底吹效果，降低轉(zhuǎn)爐終渣全鐵。

（1）大修期間對(duì)底吹效果進(jìn)行保壓試驗(yàn)，確保底吹系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）對(duì)轉(zhuǎn)爐底眼分布進(jìn)行重新布置（見(jiàn)圖3），優(yōu)化熔池流場(chǎng)。

圖3 轉(zhuǎn)爐底吹位置的優(yōu)化

（3）重新計(jì)算轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)最低壓力，調(diào)節(jié)旁通流量，確保底吹元件不堵塞。底吹元件最低壓強(qiáng)=ρg h+大氣壓=7.8 g/cm3×9.8 N/kg×120 cm+0.1 Mpa=0.19 Mpa，因此吹煉時(shí)底吹壓力應(yīng)≥0.19 Mpa以上才能保證不堵塞。

（4）定期測(cè)量爐底厚度（見(jiàn)圖4），防止因爐底侵蝕嚴(yán)重底吹系統(tǒng)關(guān)閉。

圖4 轉(zhuǎn)爐測(cè)厚數(shù)據(jù)跟蹤

通過(guò)以上措施，轉(zhuǎn)爐底吹效果明顯改善，轉(zhuǎn)爐終渣全鐵由20.71%降低至17.87%，降低鋼鐵料消耗3.6 kg/t。

2.3 提高含鐵循環(huán)料使用量

（1）對(duì)煉鐵、煉鋼所有污泥、除塵灰等含鐵循環(huán)料的含鐵量進(jìn)行化驗(yàn)，要求TFe＞40%的循環(huán)料全部進(jìn)入轉(zhuǎn)爐使用，降低鋼鐵料消耗。使用方式有：加工成球入爐和直接入爐。

（2）將煉鋼產(chǎn)生的鐵包包沿、鋼包包沿、連鑄機(jī)鑄余、爐嘴渣等含鐵料進(jìn)行入爐使用。

2.4 提高連鑄機(jī)連澆時(shí)間和連澆爐次

因煉鋼3號(hào)轉(zhuǎn)爐主要以冶煉品種鋼為主，要對(duì)連鑄機(jī)在線調(diào)寬次數(shù)進(jìn)行攻關(guān)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理、工藝優(yōu)化以及設(shè)備功能精度進(jìn)行改進(jìn)提升，單澆次在線調(diào)寬次數(shù)由7～8次提高至162次，單澆次在線調(diào)寬次數(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，有效提高了鑄機(jī)連澆時(shí)間和連澆爐次，降低了連鑄機(jī)因拉下產(chǎn)生的坯頭、坯尾和中間包余鋼。

2.5 減少連鑄坯切割縫，提高鑄坯收得率

對(duì)連鑄在線火焰切割機(jī)割槍進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，連鑄坯切割縫隙由8 mm降低至3～4 mm，降低鋼鐵料損耗0.34 kg/t。

3 結(jié)語(yǔ)

唐山不銹鋼有限公司從自身的實(shí)際情況出發(fā)，經(jīng)過(guò)全面的梳理和分析，找出了影響企業(yè)鋼鐵料消耗的主要原因，并制定了降低鋼鐵料消耗的相應(yīng)措施。通過(guò)降低轉(zhuǎn)爐冶煉渣量、降低轉(zhuǎn)爐終渣全鐵含量、提高含鐵循環(huán)料使用量、提高鑄機(jī)連澆爐次和減少鑄坯切損等措施的嚴(yán)格實(shí)施，鋼鐵料消耗從原來(lái)的1 080 kg/t降低到1 045 kg/t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。