降低煉鋼鋼鐵料消耗的生產實踐

王立杰

（河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北，063016）

0 引言

鋼鐵料消耗是衡量煉鋼生產最重要、最關鍵的一項綜合性的經濟技術指標，它與原材料條件、設備狀況和操作水平有直接關系[1，2]。鋼鐵料成本占煉鋼總成本的80%以上[3]，降低鋼鐵料消耗，意味著原料投入減少，成本和能耗降低，具有明顯的經濟效益。因此抓好鋼鐵料消耗是控制煉鋼成本的關鍵，同時也是衡量一個煉鋼廠競爭力和管理水平的重要標志[4-7]。

2019年上半年，唐山不銹鋼有限公司煉鋼鋼鐵料消耗控制在1 080 kg/t左右，和國內先進企業對比存在較大差距。對此，本文對轉爐鋼鐵料消耗高的影響因素進行了分析，提出了降低鋼鐵料消耗的改進措施，2020年至今煉鋼鋼鐵料消耗降低至1 045 kg/t，鋼鐵料降耗工作取得了初步成效。

1 影響轉爐鋼鐵料消耗的因素分析

影響轉爐鋼鐵料消耗的因素是多樣的，本文結合唐山不銹鋼公司煉鋼生產實際，認為轉爐鋼鐵料消耗高的原因主要包括以下幾個方面：

（1）轉爐冶煉輔料質量的影響。輔料質量差，用量多，造成轉爐渣量大，爐渣帶走的鐵量高。

（2）鐵水帶渣量影響。鐵水包帶渣量大，兌入轉爐的鐵渣就多。一是造成轉爐渣量大，二是由于鐵渣堿度低，又會造成轉爐造渣材料的增加。

（3）轉爐冶煉操作水平的影響。控制好轉爐留渣操作，可有效降低轉爐造渣材料的消耗，降低轉爐渣量，降低鋼鐵料消耗。

（4）轉爐冶煉終渣氧化性的影響。降低轉爐冶煉終渣氧化度，可有效提高鋼鐵料回收率。

（5）轉爐冶煉循環料回收使用水平的影響。提高轉爐工序自循環料的使用水平，可有效降低鋼鐵料消耗。

（6）連鑄工序操作的影響。提高連鑄機連澆時間、爐次，減少火焰切割縫隙，可有效提高鋼鐵料回收率。

2 降低鋼鐵料消耗的措施

鋼鐵料消耗是轉爐裝入量與合格鋼坯產量之比。全部鋼鐵料消耗主要有轉爐鋼鐵料消耗和連鑄鋼鐵料消耗構成，前者是裝入量與轉爐合格鋼水之比，后者是連鑄合格鋼水與合格坯產量之比。

以物質守恒原理為基礎，分析煉鋼全流程鋼鐵料消耗的構成及影響因素。通過推行提高轉爐輔料質量、減少鐵水帶渣量、強化轉爐留渣操作頻次、廢棄物與循環料有效利用、降低終渣全鐵含量、減少轉爐剩鋼水、提高中包連澆爐數、減少大包剩水、澆余鋼回吃、減少連鑄坯割縫損失等工藝技術研究，有效減少各工序金屬Fe損失，提高金屬利用率。

2.1 減少輔料消耗使用量，降低轉爐渣量

2019年下半年唐山不銹鋼公司轉爐石灰消耗完成51.2 kg/t，輕燒白云石消耗完成28.2 kg/t（見圖1），較國內同行業轉爐輔料消耗水平有差距，因此，針對轉爐輔料消耗高的問題制定了以下改進措施：

圖1 2019年下半年煉鋼工序輔料消耗情況

2.1.1 提高石灰、輕燒白云石料質量

煉鋼石灰、輕燒白云石質量指標主要包括有效CaO、MgO含量、硫含量、灼減、活性度、雜質含量等。石灰、輕燒白云石料質量直接關系到煉鋼的成渣速度、能源消耗、冶煉時間、鋼水收得率、脫硫效率、輔料消耗、和爐襯壽命等指標。為此，煉鋼廠制定了定期對煉鋼輔料進行抽查的管理制度，確保入爐輔料質量。

2.1.2 引進鐵水聚渣劑，提高鐵水除渣效果

引進鐵水聚渣劑后，可以縮短鐵水撈渣時間、提高鐵水撈渣效率，鐵水撈渣亮面由70%提高至85%，可有效降低入爐鐵水帶渣量，降低轉爐冶煉石灰消耗。

2.1.3 通過理論測算，優化分鋼種堿度控制

計算出不同溫度下CaO-SiO2-FeO渣系的理論脫磷能力，并與實際脫磷情況進行對比，修正理論計算模型。根據不同鋼種的終點溫度、磷含量的要求，在綜合考慮爐襯侵蝕的情況下，建立了不同鋼種的堿度控制目標，降低了爐渣堿度過剩和渣量過大現象。優化前后的目標轉爐渣堿度的對比情況見圖2所示。

圖2 目標轉爐渣堿度的對比情況

轉爐執行動態堿度控制，以往堿度模型考慮低硅鐵水渣量小，對脫磷效果及終點溫度影響較大，因此低硅鐵水堿度設定偏高。根據目前轉爐實際情況，例如廢鋼結構以渣鋼為主，以及留渣操作等，可以對堿度模型進行優化控制，整體堿度降低0.4，低硅鐵水堿度下調0.5。

2.1.4 強化轉爐留渣操作

建立轉爐留渣操作計算機模型，實現留渣操作自動冶煉。不銹鋼公司煉鋼留渣研究與應用項目，從2019年9月份開始進行實驗測試，通過幾個月的不斷優化，2020年1月份建立了6套轉爐留渣模型，實現轉爐留渣工藝逐步推廣與應用，實現二級系統自動計算與一級系統自動加料。二級系統留渣模型開發如表1所示。

表1 自動化煉鋼新建留渣模型

留渣操作原則：由于留渣、雙渣操作對生產節奏影響較大，需結合現場生產節奏進行規范。鐵水Si含量低于0.50%可全部留渣操作；鐵水Si含量0.50～0.75%，由于渣量大冶煉過程易發生噴濺，在節奏允許的情況下可以執行留渣+雙渣操作，如果節奏不允許則不進行留渣操作；鐵水Si≥0.75%時，不允許執行留渣操作，執行雙渣操作。

通過以上措施，轉爐平均堿度降低了0.4，石灰消耗降低了26 kg/t，輕燒白云石消耗降低了15 kg/t，渣量降低50 kg/t以上，鋼鐵料消耗可降低了9 kg/t以上。

2.2 改善轉爐底吹效果

對轉爐底吹系統進行優化、改進強化轉爐底吹效果，降低轉爐終渣全鐵。

（1）大修期間對底吹效果進行保壓試驗，確保底吹系統穩定運行。

（2）對轉爐底眼分布進行重新布置（見圖3），優化熔池流場。

圖3 轉爐底吹位置的優化

（3）重新計算轉爐底吹系統最低壓力，調節旁通流量，確保底吹元件不堵塞。底吹元件最低壓強=ρg h+大氣壓=7.8 g/cm3×9.8 N/kg×120 cm+0.1 Mpa=0.19 Mpa，因此吹煉時底吹壓力應≥0.19 Mpa以上才能保證不堵塞。

（4）定期測量爐底厚度（見圖4），防止因爐底侵蝕嚴重底吹系統關閉。

圖4 轉爐測厚數據跟蹤

通過以上措施，轉爐底吹效果明顯改善，轉爐終渣全鐵由20.71%降低至17.87%，降低鋼鐵料消耗3.6 kg/t。

2.3 提高含鐵循環料使用量

（1）對煉鐵、煉鋼所有污泥、除塵灰等含鐵循環料的含鐵量進行化驗，要求TFe＞40%的循環料全部進入轉爐使用，降低鋼鐵料消耗。使用方式有：加工成球入爐和直接入爐。

（2）將煉鋼產生的鐵包包沿、鋼包包沿、連鑄機鑄余、爐嘴渣等含鐵料進行入爐使用。

2.4 提高連鑄機連澆時間和連澆爐次

因煉鋼3號轉爐主要以冶煉品種鋼為主，要對連鑄機在線調寬次數進行攻關。通過對現場管理、工藝優化以及設備功能精度進行改進提升，單澆次在線調寬次數由7～8次提高至162次，單澆次在線調寬次數實現了國內先進水平，有效提高了鑄機連澆時間和連澆爐次，降低了連鑄機因拉下產生的坯頭、坯尾和中間包余鋼。

2.5 減少連鑄坯切割縫，提高鑄坯收得率

對連鑄在線火焰切割機割槍進行優化改進，連鑄坯切割縫隙由8 mm降低至3～4 mm，降低鋼鐵料損耗0.34 kg/t。

3 結語

唐山不銹鋼有限公司從自身的實際情況出發，經過全面的梳理和分析，找出了影響企業鋼鐵料消耗的主要原因，并制定了降低鋼鐵料消耗的相應措施。通過降低轉爐冶煉渣量、降低轉爐終渣全鐵含量、提高含鐵循環料使用量、提高鑄機連澆爐次和減少鑄坯切損等措施的嚴格實施，鋼鐵料消耗從原來的1 080 kg/t降低到1 045 kg/t，取得了良好的經濟效益。