南鋼煉鋼降低鐵耗促進節(jié)能減排的生產實踐

張紅軍 呂長海

（南京鋼鐵股份有限公司，江蘇南京 210000）

1 前言

隨著氣候變化的不斷發(fā)展，極端天氣及自然災害事故引起人們的關注，其中溫室氣體CO2的排放對此影響最大，對氣候變化的影響度占50%以上。世界能源公布了2020年全球CO2排放數據，全球CO2排放量達到323.1億噸，與前一年相比降低6.2%[1-2]。在鋼鐵制造過程中，大量的碳基材料及化石燃料被消耗，排放的CO2對全球的貢獻約占6%-7%[3]。針對降低CO2排放，各國均開展了減排技術的研究，2021 年中鋼協發(fā)布了《鋼鐵擔當，開啟低碳新征程--推進鋼鐵行業(yè)低碳行動倡議書》，倡議書中提出要力爭2030年前實現“碳達峰”，2060年前實現“碳中和”的目標。

2 南鋼轉爐煉鋼工藝介紹及低鐵耗冶煉制約因素分析

2.1 南鋼轉爐煉鋼工藝介紹

南鋼第一煉鋼廠有三座150噸轉爐，精煉設備為LF 和RH，采用板坯連鑄生產中厚板，主要鋼種為工程機械、管線鋼、高強鋼、耐磨、低溫容器等。鐵水預處理主要對鐵水進行脫硫、扒渣，采用KR 脫硫工藝，將鐵水S 脫至0.005%以下。轉爐煉鋼的金屬料包括鐵水、廢鋼及少量鐵塊，輔料主要為石灰、白云石，冷卻劑為燒結礦、白云石，轉爐根據鐵水Si 含量，選擇合適的造渣工藝組織生產。

2.2 南鋼轉爐低鐵耗冶煉制約因素

（1）轉爐在低鐵耗冶煉時，由于熱量不足，造成轉爐生產不穩(wěn)定，容易溢渣噴濺，總體冶煉損失及消耗較高，應配加一定量的發(fā)熱劑。

（2）轉爐廢鋼加入方式單一，單純從轉爐增大廢鋼用量的方法，加劇了上述問題的發(fā)生，應考慮綜合降低鐵耗的方法。

（3）廢鋼的堆比重低，不滿足料槽配重，應多方尋找試驗高堆比重廢鋼料型。部分廢鋼料型油污重、尺寸過小，易粘爐底，在轉爐冶煉前期易低溫噴濺。

3 南鋼轉爐低鐵耗煉鋼工藝優(yōu)化及對節(jié)能減排的影響分析

3.1 優(yōu)化生產工藝流程

轉爐煉鋼的造渣方法有單渣法、雙渣法，冶煉初期采用雙渣法工藝生產低磷鋼種，在吹煉前期倒渣，之后重新造渣，直至吹煉結束，其脫磷率可達94.5%及以上，該方法適用于鐵水Si高、P高的情況，同時對冶煉鋼種的終點成分要求較高的鋼種。

通過改進吹煉過程的槍位、氧槍頭參數及原輔料的質量等方法，實現了單渣法工藝冶煉低磷鋼，在吹煉過程中不倒渣，直至吹煉結束，通過吹煉工藝的優(yōu)化，其脫磷率也可達到94.5%以上，滿足了一般低磷鋼種的生產需求，同時輔料消耗顯著降低。

為了提高低鐵耗下轉爐前期的化渣速度，由不留渣改為留渣操作，提高熱渣比例，降低冷物料的加入量，減少吹煉前期的鐵損。

3.2 優(yōu)化廢鋼原料種類

針對前面提出的問題，重點解決了廢鋼種類問題，料槽廢鋼以精剪、鋼板廢料、破碎料及鋼筋切粒搭配自產為主，同時采購部分生鐵塊廢鋼，配合使用部分硅碳質發(fā)熱劑，優(yōu)化前后的廢鋼料型見圖1。

圖1 優(yōu)化前后不同的廢鋼料型

以穩(wěn)定轉爐冶煉為中心、兼顧爐料結構綜合性價比最優(yōu)，分別試驗了800kg/t-920kg/t鐵耗下的廢鋼料槽配料模型。當鐵耗為875kg/t 及以下時，料槽廢鋼總量大于30t，優(yōu)先配普通料型廢鋼，嚴控高堆比重廢鋼使用量；當鐵耗為820kg/t及以下時，料槽廢鋼配重以41t為上限，其余使用高位料倉和合金倉加料方式，綜合降低鐵水比，穩(wěn)定轉爐冶煉過程。

3.3 操作工藝的精細化

試驗大馬赫數氧槍頭，動態(tài)調整總裝入量，提高熔池的沖擊深度比，加大熔池的攪拌，提高化渣效果和脫碳速率。加大對原輔料的抽查，特別是石灰的質量控制，對于單渣法低鐵耗生產低磷鋼，石灰質量直接影響脫磷效果?？刂埔缭蛧姙R發(fā)生次數，可有效降低金屬料損失和熔池的熱損失。通過操作工藝的精細化管理，轉爐終點一倒命中率由94.89%提高至96.37%，終點O 含量合格率由71.43%提高至75.35%，穩(wěn)定了低鐵耗下的鋼鐵料消耗指標，及各類介質消耗和電耗。

3.4 煤氣熱值和蒸汽回收量

轉爐負能煉鋼主要依靠二次能源煤氣和蒸汽的回收利用，采用先進技術提高煤氣和蒸汽的回收利用率，實現節(jié)能降耗是各煉鋼企業(yè)一直追求的目標。低鐵耗操作時，回收煤氣的熱值會產生一定影響，同時吹煉時間延長增加介質消耗。2020 年和2021 年的平均鐵耗分別為920kg/t 和860kg/t，2020 年回收煤氣的熱值為0.86 GJ/t、蒸汽回收量35kg/t，2021 年回收煤氣的平均熱值為0.84 GJ/t、蒸汽回收量38kg/t。據此推斷低鐵耗生產在降低CO2排放的同時，使能耗升高。因此，應根據新型配料結構，調整轉爐的吹煉工藝，進一步降低能源的投入產出比。

4 結論

轉爐低鐵耗生產可有效降低CO2的排放，同時能彌補公司鐵水產量低的影響，最大限度的提高產能。但是，低鐵耗操作也帶來一系列問題，如轉爐穩(wěn)定性、廢鋼管理、轉爐煤氣回收減少等問題，因此應根據新型的配料結構，及時優(yōu)化轉爐吹煉工藝，保障轉爐冶煉的穩(wěn)定性，降低能源的投入產出比，實現鋼鐵全流程的節(jié)能減排。