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M
etallurgical smelting
冶金冶炼
周志勇
（阳春新钢铁有限责任公司，广东 阳春 529600）
摘 要：
通过对阳春新钢铁转炉冶炼现有的生产条件和铁耗控制水平进行分析，探索促进转炉冶炼降低铁耗指标的控制措施，并通过生产实践验证所采取控制措施的实施效果，通过收集试验数据对比前后铁耗指标，固化有效的控制措施，降低铁耗指标提高产能。
关键词：
转炉生产；冶炼；低铁耗中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2020）23-0016-2收稿日期：
2020-12作者简介：
周志勇，男，生于1976年，汉族，中级工程师，研究：钢铁冶炼。转炉冶炼铁水消耗（以下简称铁耗）是的一个重要的工艺指标，铁耗的高低不仅决定了转炉车间消耗废钢的能力，也反映了转炉冶炼过程热量的利用效率，尤其对于铁水产能有限的钢铁联合企业，推进降低铁耗的工作可以有效的提高企业产能。
阳春新钢铁责任有限公司（以下简称阳春新钢铁）转炉车间配备2座公称容量为120吨的转炉，加料跨由2台30+30t 天车和2台180t 天车提供废钢和铁水。上道工序由2座1250立方的高炉提供铁水，炉后有2坐在线CAS 吹氩搅拌站以及1坐离线LF 电极钢包炉，连铸包含3台5机5流小方坯连铸机。随着阳春新钢铁炼钢厂连铸机方坯断面150mm 到155mm 的改进成功，加上炼钢厂从内部优化各工序的衔接时间，使炼钢厂铁水的消耗能力达到每天9000吨以上，而新钢铁炼铁厂每天的铁水产量维持在8000~8200吨之间，为了保证转炉有足够的作业率，完成企业全年产量目标，炼钢厂以转炉冶炼热量平衡和优化生产组织作为基础，积极开展了多种形式的降铁耗探索与实践[1]。
1 铁水消耗控制现状
2019年，公司对外采购优质废钢，转炉车间装入原料的结构发生了较大的变化，2019年下半年，炼钢厂通过对生产组织进行梳理，优化衔接时间，推进冶炼终点出钢温度系统温降工作，降低了终点出钢温度，提高了入炉废钢占比，使得铁耗得到有效降低。2019年下半年铁耗水平以及工艺条件如表1所示：虽然2019年下半年铁耗指标得到明显改善，在2020年年初铁耗控制降低至850kg/t，但是与同行业相比，铁耗控制仍然有较大的降低空间，因此需要对冶炼控制提出进一步进行改进，确保铁耗指标进一步降低。
表1 2019年下半年控制平均水平
月份入炉铁水（t）入炉废钢（t）铁耗（kg/t）
出钢温度（℃）
7月105.322.5882.31645.48月105.022.9878.41643.29月103.823.5872.61643.010月102.924.1870.01641.911月102.624.9865.11640.712月
101.2
25.6
859.9
1639.5
2 降低铁耗开展的探索实践
2.1 改进废钢加入方式
提高铁水入炉热量，增加废钢消耗是降低铁耗最直接的方法。2019年开始，阳春新钢铁使用铁水条件基本稳定在：入炉温度1280℃~1320℃，入炉铁水硅含量在0.45%~0.65%的水平，以上铁水条件在消耗废钢20~26t 的基础上，热量仍然有所富余，但是由于废钢槽大小、加料跨宽度有限，单次加入废钢数量很有限，在不加入生铁以及重废做配重的情况下，单次加入废钢重量在15吨左右。对此，转炉车间积极开展优化废钢加入的方法，其中产生效果的主要包括以下两点[2]。
2.1.1 调整生产组织，错开生产节奏，单炉冶炼加双槽废钢
转炉冶炼单炉生产节奏在30min 左右，在生产节奏错开的前提下，可以采取兑一灌铁水，加两槽废钢的加料方式，提高入炉废钢占比，降低冶炼铁耗。通过现场跟踪，在两座转炉开始吹炼时间错开不小于10分钟的前提下，可以实现两座转炉都加两槽废钢的生产组织模式，由于多加1槽废钢，单炉生产周期长40s~60s。加双槽废钢入炉铁水废钢结构表2。
表2 单双槽入炉铁水废钢量对比
铁水（t）
废钢（t）加料时间（s）
单槽105~11020~24211双槽
98~103
26~30
253
2.1.2 出铁前向铁水罐内加入废钢后烘烤
由于炉前加入废钢有限，在铁水热量条件好的情况下即使炉前消耗废钢30t/炉钢，转炉热量仍然有富余，因此考虑将加废钢操作提前至铁水罐回罐后等待出铁时，利用抓钢机将废钢加入铁水罐内，然后利用煤气烘烤加热铁水罐工作层和罐内废
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钢。此种方法可以有效弥补炉前加入废钢量有限的不足。铁水罐加入的废钢主要为生铁，钢筋压块。为了保证废钢加入后，铁水有足够的温度在炉前兑到转炉，公司对铁水罐的运行实施了一系列的优化，主要包括投入铁水罐烘烤设备、减少在线倒运铁水罐数量、缩短铁水罐倒运周期等。由于倒运铁水的生产组织组织得到优化，出铁前加入的废钢量逐步提高，可以稳定在单罐铁水加入10~13吨，即转炉冶炼一炉钢消耗废钢总量可大于39t，废钢占比27%~30%。调整前后入炉铁水废钢量对比如表3。
表3 出铁前有无加废钢对比
铁水（t）废钢（t）冲化量（t）铁水温度（%）前98~10326~308~131300~1350
后87~9226~3001280~1320 2.2 少渣量操作提高热量利用效率
转炉渣量的多少对温度控制有非常重要的影响，在满足脱P 以及护炉的前提下，少渣量操作可以显著提高转炉的热利用效率，提高转炉消耗废钢的能力达到降低铁耗的目的。采取少渣量操作主要采取以下两个方法：
2.2.1 控制终渣量，提高转炉热量利用效率
终渣量大，可以在一定程度上改善溅渣效果，但终渣量过大时，容易导致溅渣时间长，且不利于后一炉冶炼热量利用，出完钢视炉内渣量情况倒出1/3~2/3的渣量，即能保证下一炉冶炼前期迅速起渣，又能控
制整体渣量，充分利用炉内热量提高钢水温度。通过实验跟踪，如果每炉倒渣1/2，在出钢温度稳定前提下，可以降低铁水消耗7kg/t。
2.2.2 控制辅料（石灰白云石）加入量，减少热量浪费
转炉生产条件的改变，为减少转炉辅料加入量降低创造条件，主要变化表现为：①终渣量减少、过程溢渣得到缓解，加入炉内的石灰、白云石利用率增加，提高冶炼去P效率；②铁水入炉硅含量稳定，高硅铁水减少，在石灰加入量适当减少的情况下可以保证终渣碱度维持在2.8~3.0的范围内。调整前后辅料加入变化如表4：生产入炉辅料减少2~2.5t/炉，在出钢温度稳定前提下，可以降低铁水消耗19kg/t。
表4 辅料加入量变化
石灰（t）白云石（t）生白（t）石灰石（t）前 2.8~3.3 1.5~2.50.5~10.5~1
后2~2.5 1.2~1.800
2.3 改进工艺、设备，降低过程温降低
对现场工艺设备条件进行优化，可以创造提高消耗废钢的生产条件。2019年年初，转炉出钢时间控制在4到4分半钟之间，普碳钢出钢温降在65~℃70℃之间，通过对出钢操作进行优化，减少出钢过程温度损失，在保证满足浇铸温度的前提下，降低终点出钢温度，促进铁耗降低，主要优化措施包括：
2.3.1 合金烘烤炉加热合金
炉后新增合金烘烤炉，在转炉吹炼之前，将合金加入烘烤炉内烘烤，保证出钢把合金加入钢包时，合金温度在300℃左右，减少出钢温度降低。
2.3.2 出钢口改进，缩短出钢时间
通过对出钢口坐砖进行优化，修改出钢口内径，将出钢口内径扩大25mm，缩短出钢时间，减少出过程温降。出钢操作优化前后出钢时间与出钢温降前后对比如表5：在满足后道工序过热量充足的前提下，出钢温降减少10℃，即出钢温度可降低10℃，铁耗可降低约11kg/t。
表5 出钢操作优化前后对比
加入合金温度（℃）出钢时间（s）出钢温降（℃）前25210~25070~75
后300180~21060~65
2.4 优化操作，降低铁耗
2.4.1 双渣操作，减少过程溢渣
少渣量操作可以减少过程溢渣，但是当硅含量大于0.55%时，吹炼中期碳氧反应剧烈，容易导致喷溅和溢渣，直接造成出钢量减少，钢铁料消耗高，也间接影响了铁水消耗指标，为控制喷溅与溢渣，采取双渣操作法，吹炼4分钟左右倒一次前期渣，一方面控制渣量保证终点出钢温度，另一方面减少过程喷溅溢渣，降低金属消耗，间接改善铁耗指标。
2.4.2 提高终点拉碳水平，提高热效率
终点C含量控制可以直观反应热量利用效率，终点C含量高一方面不利于炉内热量的充分利用，另一方面，C含量高增加P高出钢风险，炉渣粘度增加不利于溅渣护炉。通过提高炉长看碳水平，保证终点C含量稳定在0.05%~0.07%之间。终点C含量每降低0.01%，可以实现铁耗降低约9kg/t。
3 结论
（1）通过对生产组织以及冶炼操作进行优化，在铁水入炉温度与硅含量不提高的情况下，也可以有效降低铁耗指标[3]。
（2）由于生产周期、各个生产环节衔接时间缩短，提高了生产效率，减少过程温度损失，可以有效降低铁耗指标。
（3）设备改进可以有效减少生产过程中的温度损失，提高消耗废钢的能力，后续可以通过设备升级，
例如：铁水罐加盖、钢包加盖、辅料（石灰白云石）预热等设备改造可以进一步促进铁耗降低。
（4）热量充足情况下，冷料的加入方式可以多样化，高位向炉内加入小块度、铁含量高的豆钢、出钢过程加尺寸符合要求的钢筋粒等方式可以充分利用转炉热量的同时增加单炉产量，降低铁耗。
参考文献
[1] 冯捷，张红文，炼钢基础知识，北京，冶金工业出版社，2005.
[2] 王雅贞，张岩，张红文，氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备，北京，冶金工业出版
社，2011.06.铁水温度
[3] 李荣，史学红，转炉炼钢操作与控制，北京，冶金工业出版社，2012.06.
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