龙钢120吨转炉“一罐到底”生产工艺实践
摘要：本文介绍了“一罐制”铁水工艺在龙钢120吨转炉的运行实践情况。通过设备升级改造和生产组织优化管理，加上“铁钢智能管控系统”智能管控平台的运行，解决了铁水供应模式中遇到的相关难题，确保“一罐制”模式高效运转，减少铁水入炉温降，挖掘温度效益，降低运行成本，推进绿环保冶炼。
关键词：一罐到底；温度效益；低耗环保；铁水罐
引言
铁水“一罐到底”工艺在钢铁行业是铁钢界面中的一种铁水供应技术。该模式具有投资少，低耗，环保等优势，其核心是炼铁高炉产出铁水，通过运输后直接兑入转炉的工艺技术。此过程中从高炉出铁到兑入转炉均使用同一个铁水罐，不再使用铁水包进行倒罐或者混铁炉，因铁水不需要进行二次兑铁操作，可以避免造成过多的热量流失、兑铁洒铁及环境污染的情况。降低了耐材费用和能源介质消耗，减少了除尘等设备的运行费用，从而取得了显著的经济效益。
1、实施“一罐到底”工艺的优越性
龙钢目前使用五座高炉进行生产，1#、2#高炉为1280m³，3#、4#、5#高炉为1800m³，铁水均以铁路运输的方式到炼钢车间。此前，高炉铁水放入铁水罐中，由火车拉运至炼钢车间后通过兑铁槽兑入混铁炉内，经过混铁炉铁水均匀后，通过铁水包兑入转炉，即高炉→铁水罐→混铁炉→铁水包→转炉。使用“一罐到底”工艺后，缩短工艺流程，加快生产节奏，减少烟尘排放，节约能耗。
1.1铁水温降减少
转炉冶炼过程中热量来自于铁水中的物理热和化学热，化学热在基本稳定的情况下，铁水的物理热对转炉冶炼操作的平稳性起到了重要的作用，铁水温度低会相对造成转炉供氧量增加、吹损大，钢铁料消耗升高，影响钢水质量等不良后果。因此，通过一罐制的工艺改造能够实现减少铁水温降，达到将热量转换成效益的目的。
1.2减少烟尘排放
铁水罐进入炼钢新区后，从兑铁槽进入混铁炉并从混铁炉兑入铁水包的过程中会在空气中产生大量的烟尘，作业过程中需要运行除尘系统。一罐制的运行取消了铁水中间周转环节，避免造成烟尘外溢的可能性，能够有效降低生产环节对环境的污染。
1.3节约能耗，减少耐材费用
混铁炉在使用过程中，需要消耗煤气来确保炉内铁水温度保持稳定水平，其配套设备兑铁槽及铁水包的耐材烘烤也要用到煤气能源。同时，混铁炉运转过程中整体使用一些电能，综合产生了大量的能源消耗。一罐制的投运节省了这部分的费用，为企业能耗指标降低带来了明显的效果。
2、转炉使用“一罐到底”铁水供应模式的实践
龙钢炼钢有两座120吨转炉，一罐制使用实现了“铁钢”界面的工序衔接过程，加强了整个生产流程的连续化，简化生产工序，缩短工序时间。根据物料平衡和热平衡的变化，实现动态调整转炉操作模式，保证生产稳定运行，从而取得明显的经济效益。
2.1铁水温度提升，钢铁料消耗降低
使用“一罐到底”铁水供应模式后，使用初期平均入炉铁水温度达到1370℃，较使用混铁炉入炉铁水温度提高了20℃。在转炉废钢配比不变的条件下，需要提高含铁原料来平衡富余热量，含铁原料的配加可降低钢铁料消耗。
铁水温度升高20℃，出钢温度达到1640℃时，可根据冷却效应公式计算出每公斤铁水温度提升时需要的热量值，即：
冷却效应：Q物=C液×（t出－t熔）
热量值：Q铁=Q铁1350℃－Q铁1370℃=C液×（t出－t熔）
=0.837kJ/（kg·℃）×（1640-1350℃）×1kg－0.837kJ/（kg·℃）×（1640-1370℃）×1kg
=0.837kJ/（kg·℃）×20℃×1kg
=16.740kJ/kg
备注：
Q铁1370℃-----每1kg液态铁水加热到1370℃时需要的热量
Q铁1350℃-----每1kg液态铁水加热到1350℃时需要的热量
C液------为铁水在液态时的质量热容，KJ/(kg·℃)
t出------铁水加热后的出钢温度，℃
t熔------铁水的熔化温度，℃
按照转炉铁水135吨，废钢10吨，出钢量140吨，铁水单耗964kg/t进行核算，每公斤铁水温度升高20℃需要16.74kJ，则吨钢964kg铁水需要热量16137.36kJ。
Q烧接矿=C固×(t熔－t0)+λ熔+C液×(t出－t熔)
C固
t熔℃
λ熔
C液
to℃
烧结矿
1.047
1100
0
1.248
25
Q烧接矿=1.047kJ/(kg·℃)×(1100-25℃)+0+1.248kJ/(kg·℃)×(1640℃-1100℃)=1799.445kJ/kg。
即：1kg烧结矿从25℃提升至1640℃时需要的热量为1799.445kJ/kg。
根据热量平衡Q铁=Q烧结矿，可得出吨钢需要配加的烧结矿为8.96kg，即16137/1799.445=8.96kg。
按照烧结矿品位55%，烧结矿铁元素收得率83%计算，吨钢烧结矿可降低钢铁料消耗：8.96*0.55*0.83=4.09kg/t，钢铁料价格按照3元/kg，可降低钢铁料成本：4.09*3=12.27元/t。
烧结矿价格按照1元/kg计算，烧结矿成本为：1*8.96=8.96元/t。
综合可得，铁水温度提升20℃后，可降低钢铁料成本3.31元/t。
2.2一罐制投运，能耗成本降低
按照理论核算，铁水温度升高20℃后，废钢比能够升高0.8%，铁水单耗降低约7kg/t。目前铁水单耗降低10kg/t，吨钢综合能耗降低5kgce。每公斤标煤价格1.46元，吨钢可降低成本：7/10*5*1.46=5.11元/t。
综合可得，“一罐到底”铁水供应模式的投运，可为转炉降低成本3.31元/t+5.11元/t=8.42元/t。
3、结论
以设备技术改造和精益生产组织的结合为基础，加上外围“铁钢智能管控系统”智能管控平台的搭建为保障，使得龙钢炼钢“一罐到底”工艺改造成功运行，不仅从环保、能耗、耐材费用
等方面取得了效益，同时对转炉成本控制方面带来经济效益。后续将围绕铁钢智能管控平台，在智能化、信息化、自动化等方面进一步进行完善，全面推动这种高校节能，绿环保的铁水供应模式，进一步挖掘热量效益，减少铁水热量损失。
4、参考文献
[1]徐大勇，刘常鹏，杨大正等.铁水温度价值的分析和评价.全国能源与热工2006学术年会，2006:178-180.
[2]陈红，方丽华，孙晓跃等.昆钢新区“一罐到底”工艺方案选择分析.钢铁.2013:85-90.铁水温度
[3]王君，唐恩，李菊艳等.“一罐到底”能效评估综合解析.冶金能源.2015:3-6.