120噸轉爐低鐵耗冶煉生產實踐

袁仕兵，楊創煌，呂康建

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西 九江 332500）

關鍵字：轉爐；低鐵耗；廢鋼比

資源節約、綠色環保的發展道路是目前鋼鐵企業的發展方向，同時也是國家推進經濟結構調整、轉變發展方式的必由之路。廢鋼屬于一種可循環再生、環保的資源，并且廢鋼產量逐年增加，因此，提高轉爐廢鋼比是國內外企業發展的必由之路。國外一般采用提高鐵水溫度，廢鋼預熱等方式補償鐵水消耗減少造成的熱量減少[1]，九江煉鋼廠借鑒文獻方法采用鐵水包加廢鋼[2]、全廢鋼冶煉等方式，提高廢鋼利用率，降低噸鋼鐵水消耗量，在節能環保的同時充分做到提產增效。

本文主要對九鋼低鐵耗煉鋼過程中鐵水罐中加廢鋼、運輸過程中鐵水的熱量損失、全廢鋼冶煉等幾方面進行分析，從而得出低鐵耗煉鋼相應的措施，確保低鐵耗煉鋼順利實施。

1 轉爐熱平衡

全連鑄生產鋼水必須具備穩定而合適的溫度，因此低鐵耗煉鋼過程中必須以保證轉爐熱平衡為前提，轉爐熱量收支主要有以下幾方面：Q總=Q鋼水+Q鐵水+Q廢鋼+Q輔料+Q其他

其中：Q總—轉爐總熱量；Q鋼水—鋼水熱量；Q鐵水—鐵水物理熱與化學熱；Q廢鋼—廢鋼吸收熱量；Q輔料—輔料吸收熱量；Q其他—其他部分熱量主要包括煙氣、噴濺損失等。

低鐵耗煉鋼過程中，冶煉操作方式不變，Q輔料與Q其他等熱量基本保持不變，因此，主要通過調節Q鐵、Q廢鋼與Q鋼水來實現轉爐熱平衡的穩定性。表1為理論與實際計算廢鋼比比較，根據熱平衡理論計算值可以看出理論廢鋼比遠高于實際廢鋼比，增加廢鋼用量是可行的。而從低鐵耗煉鋼后的理論實際值比較可以看出，采用此廢鋼鐵水配比熱平衡偏低，需要配合提高Q鐵水和降低Q鋼水才能夠實現。

表1 低鐵耗煉鋼前與設定低鐵耗煉鋼后冶煉條件下廢鋼比

Q鐵水熱量來源主要包括鐵水的物理熱與化學熱[3]，在鐵水成分波動不大情況下，鐵水化學熱基本保持不變，提高鐵水物理熱利用率成為提高Q鐵水的主要手段，鐵水物理熱的利用率也成為轉爐冶煉能否穩定順行的關鍵因素[4]。降低Q鋼水主要手段則是縮短生產周期與鋼水保溫工作，此方面能夠快速見效，因此本文不進行探討。本文對低鐵耗煉鋼研究主要從鐵水與廢鋼兩方面共同著手，在保證轉爐順行的情況下提高降低鐵水消耗。

2 鐵水罐加廢鋼

在鐵水熱量有富余情況下，九鋼通過向鐵水罐內加入清潔廢鋼預熱，再進行出鐵操作，通過廢鋼熔化吸收部分鐵水物理熱，增加鐵水量，從而提高廢鋼比和鋼產量。圖1為鐵水罐內加廢鋼前后轉爐入爐鐵水溫度對比，從圖中可以看出，鐵水罐內加廢鋼后轉爐鐵水入爐溫度整體出現下降，鐵水溫度平均值由1368℃下降至1318℃。

圖1 鐵水罐加廢鋼前后鐵水溫度分布

圖2 、圖3為鐵水罐內加廢鋼前后轉爐終點溫度及終點碳分布圖，從圖2中可以看出加廢鋼后轉爐熱量明顯下降，終點溫度小于1630℃爐次增加明顯，易造成轉爐拉后吹，對轉爐爐況及鋼鐵料消耗等造成不良影響。從圖3中可以看出鐵水罐內加廢鋼后終點碳小于0.08%爐次也同樣增加，同樣證明了鐵水罐加廢鋼后易出現熱平衡偏低情況。

圖2 鐵水罐內加廢鋼前后轉爐終點溫度分布

圖3 鐵水罐內加廢鋼前后轉爐終點碳分布

3 鐵水熱量損失及措施

圖4為某段時間內九鋼高爐出鐵溫度分布圖，從圖中可以看出高爐出鐵溫度基本上控制在1460℃-1505℃之間，平均為1493.6℃，波動范圍為45℃，鐵水溫度較集中，說明高爐出鐵的溫度較為穩定。

圖4 高爐出鐵溫度

同一時間內九鋼轉爐入爐鐵水溫度則分布在1250℃-1380℃之間，如圖5所示，波動范圍在130℃，較高爐出鐵鐵水溫度波動范圍增加了85℃，轉爐入爐鐵水溫度波動較大，給轉爐冶煉操作帶來極大的難度，并且鐵水入爐平均溫度為1318℃，轉爐入爐鐵水溫度偏低不利于鐵水罐加廢鋼。

圖5 采取保溫措施前轉爐入爐鐵水溫度

九鋼主要采取以下措施減少鐵水物理熱的損失，確保鐵水罐內加廢鋼后鐵水物理熱滿足轉爐煉鋼要求[5]：①根據鐵水量確定當前鐵水罐使用量，確保每罐鐵水運輸周期接近且周期不過長，減少鐵水運輸過程散熱和鐵水罐空冷導致的吸熱；②高爐出鐵后鐵水罐內保溫劑均為2包，規范操作，減少由于保溫劑不足造成的熱輻射損失；③高爐按照鐵水罐的空罐時間先后出鐵，轉爐則按照先到先用的原則，縮短鐵水罐的運行周期，減少熱量損失。

4 低鐵耗煉鋼實踐效果

從圖6可以看出，通過提高鐵水物理熱利用率、鐵水罐加廢鋼、全廢鋼冶煉等幾項措施后，轉爐終點碳從整體上有了明顯提升，終點碳0.08%-0.15%間爐次較未采用低鐵耗煉鋼前增加了7.86%，而轉爐終點溫度則變化不大。

圖6 采用鐵水罐加廢鋼、廢鋼槽改造后的轉爐終點與未實行低鐵耗煉鋼前比較

通過嘗試后，九鋼低鐵耗煉鋼采用全廢鋼+鐵水罐加廢鋼相結合的方式進行。從圖7中可以看出，通過采取低鐵耗煉鋼后，鐵水帶入碳含量明顯下降，九鋼120噸轉爐供氧時間整體上呈下降趨勢，平均爐鋼供氧時間降低17s，配合連鑄提拉速等措施，生產節奏得到了很大的提高。

圖7 采用低鐵耗煉鋼前后九鋼120噸轉爐供氧時間變化

通過低鐵耗煉鋼的各項措施，九鋼120噸轉爐噸鋼鐵水消耗從850kg/t下降至820kg/t。通過降低鐵耗，最大限度的利用有限鐵水提高煉鋼產能。

5 結論

通過鐵水保溫措施，九鋼120噸轉爐入爐鐵水溫度提高了9℃。采用廢鋼電磁吸盤、廢鋼槽改造，轉爐入爐廢鋼總量得以確保，與鐵水罐加廢鋼相配合，九鋼噸鋼鐵水消耗由850kg/t下降830kg/t，廢鋼比達到設定目標值。