提高鐵水溫度合格率的生產實踐

許 建

（山東鋼鐵集團日照有限公司）

0 前言

鐵水溫度合格率是指一定時間內到達煉鋼KR的鐵水溫度符合煉鋼要求的罐數與總罐數的比值。煉鋼成渣的條件必須有適當高的溫度，沒有足夠的溫度，渣子不能熔化，即使能夠熔化，如果溫度不夠高，渣子的流動性不好，仍不能完成它應起的作用[1]。溫度過低會造成鐵水罐粘罐結殼、KR脫硫困難，兌入轉爐后易導致爐渣化不透，冶煉中期返干嚴重，容易粘氧槍、煙道以及爐口，加大了工人的勞動強度，終點磷成分易出格，從而增加了后吹或點吹概率，造成轉爐吹損大、鋼鐵料消耗高，影響鋼水質量和轉爐壽命。嚴重時甚至會打亂鑄機生產節奏，造成被迫性停澆，產生生產事故，不利于降本增效。而溫度過高，則會造成鐵水罐壽命縮短，轉爐易噴濺，同樣會造成轉爐吹損大、鋼鐵料消耗增高。為保障公司生產“安全、均衡、穩定、順行、環保、低成本運行”，根據山鋼集團日照有限公司的實際生產條件，通過原因分析，提出了一系列工藝優化措施，采取這些措施后，有效提高了鐵水溫度合格率，極大地為KR、轉爐生產創造了良好的條件。

1 生產現狀

山鋼集團日照有限公司高爐 轉爐界面目前采用“一罐到底”技術，“一罐到底”技術是指取消傳統的魚雷罐車，直接采用鐵水罐運輸鐵水，將高爐鐵水的承接、運輸、緩沖貯存、鐵水預處理、轉爐兌鐵、鐵水罐快速周轉及鐵水保溫等功能集為一體。采用“一罐到底”技術，可以取消煉鋼車間倒罐坑，減少一次鐵水倒罐作業，具有縮短工藝流程、加快生產節奏，緊湊總圖布置等特點，可以降低能耗、減少鐵損、減少煙塵污染，具有較大的經濟效益和社會效益。

山鋼集團日照有限公司實際生產情況表明，鐵水到KR站的溫度在1 330～1 450 ℃范圍內是最理想的鐵水溫度狀態，工藝優化前，鐵水到KR站的溫度在此范圍內的罐數占全部鐵水罐數的比例僅為72.3%，合格率水平較低，不利于鐵鋼生產組織。目前，高爐4個鐵口輪流出鐵，每個鐵口大約每次出鐵4～6罐，鐵水罐每出滿一罐馬上運走，留出的位置由周轉空罐及時補上，因此出鐵過程中每個鐵水罐的溫降基本是一致的。每罐鐵的出鐵時間在25 min左右，從出鐵開始至單罐鐵出鐵完畢期間的鐵水溫降在70 ℃左右；鐵水運輸過程中的溫降在23 ℃/h左右；吊重配空時間基本控制在30 min以內，加上運輸時間（單程平均按8 min計算），鐵水溫度損失大約為15 ℃；加保溫劑后，鐵水溫降減少了約10 ℃；若出鐵偏差大，煉鋼進行二次兌鐵或留鐵操作，造成的鐵水溫降大約10 ℃。綜上所述，正常情況下鐵水的溫度損失在105 ℃以內，基于公司鐵水溫度合格率指標長期維持在一個較低的水平，與先進企業相比存在較大差距，因此提高鐵水溫度合格率迫在眉睫。

2 合格率低主要原因分析

2.1 高爐出鐵溫度低

造成高爐出鐵溫度偏低的主要原因是爐況波動，穩定爐況是穩定鐵水溫度的條件。首先，爐況波動主要來自原燃料（焦炭、燒結礦、球團礦、塊礦）成分和性能的波動，會造成爐涼，導致鐵水物理熱偏低；其次，高爐操作應對不到位，會造成煤氣流分布不合理，導致煤氣利用不充分、爐墻渣皮不穩定，嚴重時，可發生“滑料、管道”等現象，爐料預熱、還原不充分而直接進入爐缸，導致鐵水物理熱降低；另外，計量不準確、設備故障也可能造成鐵水溫度的降低。

2.2 鐵水罐在線運行數量偏多，周轉率低

鐵水罐在線數量多，會降低鐵水罐的周轉效率，增加生產成本。煉鋼生產節奏若緩慢、壓重罐多，加上吊重配空及調運不及時、高爐出鐵慢等會造成鐵水罐周轉率不高，相當于增加了空、重罐的運行時間，從而增加了熱量損失，不利于提高鐵水溫度合格率。

2.3 出鐵量偏差大

高爐出鐵量偏差大，未達到煉鋼用鐵水重量要求標準。出鐵量過少時，到達煉鋼KR后無法進行鐵水預處理，需要重新回到高爐進行補加鐵水，在這個過程中，致使鐵水熱損失增大，增加了鐵水溫度的降低幅度；出鐵量過多時，鐵水較滿，為使煉鋼KR可以正常進行鐵水預處理，需折出一部分鐵水到其他鐵水罐，在這個過程中同樣會造成鐵水熱損失，降低鐵水溫度。

2.4 鐵水罐溫度低

鐵水罐罐溫低主要包括以下幾個方面，小修、中修、大修鐵水罐或者重新烘烤上線的非正常周轉鐵水罐的罐溫低；鐵水罐磚、保溫層等耐材本身導熱系數大，鐵水罐日常維護不到位、烘烤措施不當造成鐵水罐本身散熱快，造成罐溫偏低。

2.5 鐵水保溫措施不當

高爐出鐵時溫度偏低，出完鐵水后未及時加入保溫劑或加入的量較少，沒有做好保溫措施，從而造成鐵水到煉鋼KR時的溫度偏低；鐵水到煉鋼區域后長時間沒有進入KR工位進行處理，且又未及時加入保溫劑，同樣會導致鐵水溫降大。

2.6 鐵鋼界面管理力度不完善

現場鐵水調運過程中，存在對調度指令執行不好的情況或信息溝通不到位、鐵水調運不合理的情況，導致鐵水罐作業效率大大降低，間接降低了鐵水溫度。

3 工藝優化及改進措施

3.1 提高并穩定鐵水溫度，保障高爐爐況穩定受控

穩定鐵水溫度的前提是穩定爐況，原燃料質量是基礎，操作和管理是手段。為提高并穩定鐵水溫度，應提高、穩定入爐原料質量，確保供高爐的用料質量穩定。嚴格按照關鍵工藝控制點、標準化條例做好原料、燒結、球團工序的生產管控。優化工藝制度，通過到先進單位進行學習、聘請專家現場診斷分析、在生產中不斷總結積累等方式，針對原燃物料的變化、鐵口工作的情況、爐內氣流分布、渣皮穩定情況、水溫差變化、煤氣利用變化等情況制定最優工藝制度；根據設備運行狀況，制定合理的點檢和定修制度，保證設備的穩定運行；修改完善高爐的標準化操作規程，同時加強職工技能培訓，不斷提高職工的操作水平，固化標準化操作。在鐵水的各元素成分中，碳、硅元素是主要的發熱元素，同時硅還是主要的成渣元素，所以生產中對煉鋼鐵水的成分有一定要求[2]；在高爐冶煉過程中，硅屬于難還原元素，還原時需要耗費大量的熱量，在一定條件下，鐵水含硅量代表一定的鐵水溫度，即鐵水的“化學熱”；根據公司實際情況，要求鐵水硅含量控制在0.2%～0.5%之間，出鐵溫度不低于 1 490 ℃。

3.2 提高鐵水罐周轉率，盡可能降低鐵水罐熱量損失

3.2.1 優化出鐵配車模式

一種是321配車模式，即正在出鐵的鐵口，2輛車分別在出鐵位，等待位1輛鐵水車；等待出鐵的鐵口2輛鐵水車；出完鐵的鐵口1輛車。在高爐側共12輛車。

一種是310配車模式，即正在出鐵的鐵口配2輛車分別在出鐵位，等待位配1輛鐵水車；等待出鐵口先配1輛鐵水車，30 min后再配1輛車；出完鐵的鐵口配1輛車，40～60 min后開出受鐵位,參與配罐。在高爐側共10輛車。按這種配車模式出鐵，正常情況下，2座高爐可由優化前配備24個罐減少到最低配備20個罐即可滿足高爐生產，按高爐日平均出鐵114罐計算，鐵水罐周轉率由4.7（優化前）最高可提高至5.7（優化后），提升幅度較為明顯。

3.2.2 優化配罐模式。

每一座高爐的三個鐵口輪流出鐵的情況下，合理配置鐵口下空罐的數量。當爐次結束，最后一個鐵水罐拉走，參與配罐，等待出鐵的鐵口罐位，前期配備一個鐵水罐，高爐開口前30 min把受鐵位鐵罐配齊，勻出的罐自動參與配罐，把在線鐵水罐數量控制在22個以內，控制鐵水罐周轉率在4.7以上。按這種配罐模式出鐵，正常情況下，鐵水罐周轉率可由4.7（優化前）提高至5.0～5.2以上水平（優化后），提升幅度明顯。

3.2.3 縮短吊重配空作業時間

吊重配空時間進一步縮短，由30 min縮短到27 min以內。提高天車運行效率，15 min內要完成一次卸重配空作業。優化煉鋼鑄機交叉生產模式，提高生產節奏，及時消化鐵水。提高鐵水車運行速度，縮短鐵水罐運輸時間，單程平均運輸時間控制在8 min以內。按照鐵水先到先入原則組織KR鐵水預處理，減少鐵水罐等待時間。同時，加強信息及時準確的溝通，減少鐵水罐在煉鐵、煉鋼區域的等待時間，及時組織吊重配空。

3.2.4 做好保溫措施

對于鐵水溫度低于1 420 ℃或等待時間超過1 h的鐵水罐，出鐵完畢后根據實際情況添加不同數量的保溫劑，盡最大可能降低鐵水溫度損失，溫度越低，等待時間越長，添加的保溫劑越多。同時，進一步改善鐵水罐保溫層的耐材質量（盡可能使用導熱系數小的耐材）、加強鐵水罐的日常維護（尤其大于300罐以上罐齡的鐵水罐要及時進行罐殼溫度檢測，對比鐵水罐的降溫情況，出現異常及時下線維護）等措施減少鐵水罐本身的溫降。另外，確保鐵水罐烘烤溫度不低于850 ℃后方可上線運行。

3.3 降低出鐵量偏差，精準出鐵，提高一次出鐵量合格率

3.3.1 使用先進設備及提高操作水平

通過到先進單位考察，采用招標的方式采購并投用更加先進的鐵水罐液位監測、重量實時計量等設備，為提高出鐵合格率做硬件支撐；通過加強職工培訓力度、加強獎懲力度、定期開展技術比武等方式來提高高爐小閘工的責任心和操作水平，持續提高出鐵合格率，最終實現出鐵準確率控制在±1t的目標。

3.3.2 穩定鐵水罐皮重

保證加料跨天車運行合理、有序，加快煉鋼生產節奏，避免鐵水重罐等待兌鐵時間過長而造成粘罐；及時對罐口結殼嚴重的鐵水罐進行清理；及時對罐底、罐壁粘鐵嚴重的鐵水罐進行線上或線下化罐處理；減少甚至杜絕轉爐進行留鐵操作，保證鐵水罐皮重合理穩定。

4 實踐效果

采取一系列措施后，鐵水合格率得到顯著的提高。優化前后的數據對比見表1。

表1 優化前后鐵水溫度合格率 %

從表1可以看出，鐵水溫度合格率由2018全年的72.3%提高到2019全年的83.2%，提高了10.9%，2019年4季度比2018年全年提高了12%，提升效果顯著。

5 結語

穩定高爐出鐵溫度，提高鐵水罐周轉率，降低出鐵量偏差等措施是提高鐵水溫度合格率的主要手段，提高鐵水溫度合格率有利于提高煉鋼效率，降低煉鋼成本。