轉爐鋼鐵料消耗指標優化與實踐

蔡 飛

（河鋼集團宣鋼公司技術中心，河北 宣化075100）

1 前 言

鋼鐵料消耗是煉鋼工序的重要技術經濟指標，其成本約占煉鋼成本的70%，降低其消耗是煉鋼廠降低成本、提高競爭力的主要手段之一，也是宣鋼操作水平和綜合管理水平的體現。自2017 年以來，宣鋼持續開展與先進企業對標工作找差距，結合生產實際情況，對影響鋼鐵料消耗的原輔料質量、爐料結構、冶煉工藝、精細化管理等因素開展技術研究，達到“細化、量化”目標，采取針對性措施持續降低鋼鐵料消耗。

宣鋼2019年鋼鐵料消耗指標為1 048.929 kg/t，與同行業對標結果顯示，優于行業平均水平9.665 kg/t，但比行業先進水平（1 021.184 kg/t）消耗高出27.745 kg/t，數據表明，與行業先進水平仍然有較大差距。為此，2020 年宣鋼從原輔料質量、爐料結構、冶煉工藝及精細化管理幾方面開展工作，最終使得鋼鐵料指標得以優化提高。

2 鋼鐵料消耗指標優化措施

2.1 原輔料質量對鋼鐵料消耗的影響

煉鋼入爐原輔料質量與鋼鐵料消耗息息相關，煉鋼一直提倡原輔料“精料入爐”方針［1-2］。

1）鐵水成分與溫度對鋼鐵料消耗的影響。鐵水中C 每增加0.1%影響鋼鐵料消耗約0.96 kg/t；Si每增加0.1%影響鋼鐵料消耗1.23 kg/t；鐵水溫度每降低10 ℃，鋼鐵料消耗提高約0.7 kg/t。

2）不同類型廢鋼收得率不同，對鋼鐵料消耗也存在影響。宣鋼使用廠內自循環廢鋼時，金屬收得率94%左右；使用中廢廢鋼時金屬收得率為83%左右；使用外購輕薄料廢鋼時收得率僅為65%左右，控制稍有不慎就會出現噴濺。可見，使用收得率較高的廢鋼對降低鋼鐵料消耗有顯著影響。

3）生鐵塊成分對煉鋼鋼鐵料同樣有著巨大影響，受宣鋼整體資源配比及生產組織影響，生鐵塊消耗要求＜5 kg/t。

4）小粒級燒結礦作為煉鋼用冷料，其本身堿度達到2.0，可以減少石灰的消耗；自身含10%的FeO，是轉爐冶煉必需的化渣劑，但由于燒結礦在爐內的反應速度快，大量加入易造成噴濺，適量加入燒結礦較易控制，也是降低鋼鐵料消耗的有效手段，宣鋼小粒級燒結礦用量一般控制在30 kg/t。

5）活性鈣灰對鋼鐵料消耗的影響?；钚遭}灰有效氧化鈣每降低5%，轉爐渣量會增加2 kg，鋼鐵料消耗升高0.67 kg。石灰消耗越高則鋼鐵料消耗越高，因此必須采取措施提高石灰質量，降低石灰消耗，進而降低鋼鐵料消耗。

2.2 爐料結構對鋼鐵料的影響

煉鋼爐料結構是指轉爐冶煉過程鐵水、廢鋼、生鐵塊及其他含鐵物料的種類及搭配方案，它對煉鋼生產整體技術指標優化、能源消耗降低有著重要的意義。假設把熱裝鐵水稱之為A類爐料，廢鋼稱之為B 類物料，鐵塊稱之為C 類爐料，其他含鐵基金屬料稱之為D類爐料，那么煉鋼爐料結構的構成模式可分為：A類爐料+B類爐料+C類爐料+D類爐料，通過對各種爐料進行不同的搭配組合，可獲得多種入爐金屬爐料結構，具體見表1。

如何確定煉鋼最佳爐料結構，需根據鐵鋼生產能力，結合公司廢鋼和含鐵物料資源情況，通過煉鋼物料平衡及熱平衡計算，最終確定出合理的爐料匹配模式，從而實現鋼鐵料消耗指標最優化。通過對各種A、B、C、D類物料金屬收得率與熱效應進行現場調研和計算，A、B、C三種物料應用較為穩定，D類物料種類繁多，包括礦石、燒結礦、球團礦、氧化鐵皮球等。通過現場實踐及理論計算，使用小粒級燒結礦較為經濟合理，且能夠滿足資源量需求，為D 類物料之首選。同時分析認為，在鐵耗990 kg/t鋼以下時，隨著鐵耗增加，鋼鐵料消耗呈下降趨勢；而當鐵水消耗超過990 kg/t鋼后，隨著鐵耗增加，鋼鐵料消耗會逐漸增加。

表1 爐料結構構成與測算 kg/t

2.3 冶煉工藝對鋼鐵料消耗影響

1）改進冶煉工藝，降低噴濺損失。煉鋼根據不同鐵水及廢鋼搭配情況，及時調整相應的供氧與造渣制度，保證前期化好渣。在脫碳高峰期到達之前，及時提高槍位，加入冷料，以減弱爐內反應，杜絕噴濺導致鋼鐵料消耗增加，隨后將槍位平緩地恢復到正常值；吹煉終期壓低槍位操作，加強熔池攪拌，保證終點鋼水溫度和成分均勻化，降低爐渣氧化性。

2）推廣留渣操作工藝。留渣操作是一種具有良好經濟效益的手段，由于部分爐渣循環使用，高堿度鋼渣參與下爐冶煉，可顯著降低石灰用量（石灰消耗減少3～5 kg/t）；渣中的TFe在下爐次冶煉時得到回收，可降低鋼鐵料消耗約1～2 kg/t鋼。

3）提高轉爐終點命中率。150 t 爐區采取副槍動態控制，結合副槍自動煉鋼模型，實施高拉碳操作［3］，轉爐終點碳平均0.08%～0.12%，命中率達到95%，大大降低了熔渣中TFe 含量，改善了鋼水質量，降低了鋼鐵料消耗。

4）降低轉爐出鋼溫度。為了降低出鋼溫度，宣鋼減少在線鋼包周轉個數，采用國內領先的三包兩運轉模式，降低鋼包熱損失，減少鋼水過程溫降；轉爐爐后采用合金烘烤工藝，降低出鋼溫度10 ℃；實行一爐一機作業模式，保證鋼水待澆時間控制在5 min以內；連鑄機實施中包保溫及采用浸入式水口、長水口保護澆注措施，減少中包過程溫降。通過以上措施的實施，轉爐出鋼溫度降低20 ℃，連鑄實現了低過熱度澆鋼，既提高了鑄坯質量，同時也降低了煉鋼與連鑄機鋼鐵料消耗。

5）實施自循環廢鋼調溫工藝。2019年，煉鋼實施了在線廢鋼調溫工藝，生產品種鋼爐后加調溫冷鋼2～3 t，生產低合金爐后加調溫冷鋼1～2 t，有效降低了鋼鐵料消耗。

2.4 精細化管理對鋼鐵料消耗影響

1）強化內部管理、減少過程金屬料損失。建立煉鋼物料綜合管理系統，尤其對鋼渣按月進行物料平衡測算，實現鋼鐵料消耗精細化管理；鋼坯出廠嚴格把關，杜絕流失；每澆最后一爐中間包分流拉完，減少中間包余鋼及尾坯的浪費；每一爐大包鋼水要澆凈，減少大包余鋼；為了減少鋼鐵料流失，對爐下散渣進行磁選回收，深入開展除塵灰、紅泥、氧化鐵皮含鐵物料回收活動，建立了每日回收數據統計臺賬，做到日跟蹤與日分析，及時掌握回收情況進行分析，確保含鐵物料不會造成浪費和流失。

2）制定合理的激勵機制。引入經濟責任制調控手段，堅持班班經濟核算，開展鋼鐵料消耗攻關，促進職工節能降耗意識提高。

3 結 語

通過以上措施的實施，不僅優化了煉鋼重要技經指標，同時實現了降本增效。通過對宣鋼大型化轉爐降低鋼鐵料消耗的工藝研究，提高了企業操作水平與管理水平，鋼鐵料消耗2020年實現1 041.606 kg/t，比2019年同比降低7.323 kg/t，優于行業平均指標8.784 kg/t，達到了集團第一，在國家統計的60余家行業中進入前10名，實現了行業領先水平。