宣鋼煉鋼低鐵耗快節奏生產實踐

蔡 飛

（河鋼集團宣鋼公司技術中心，河北 宣化075100）

1 前 言

隨著宣鋼轉型升級發展的需求，鐵水資源與煉鋼生產供需關系發生了變化，鐵水供給已越來越不能滿足煉鋼提產能要求，為充分發揮轉爐生產能力，實現宣鋼提產增效目的，轉爐冶煉需盡快建立起低鐵耗快節奏新的生產模式。

宣鋼二鋼軋廠煉鋼作業區主要生產設備包括兩座150 t轉爐、兩座150 t LF 精煉爐、兩臺12機12流小方坯連鑄機。產品結構以生產低合金螺紋鋼、高號優碳鋼及低碳焊絲用鋼為主。結合宣鋼生產實際，通過工藝創新及設備改造，摸索出一套煉鋼低鐵耗快節奏生產技術，在降低鐵水消耗的同時，同步實現轉爐生產效率的提升。

2 低鐵耗生產實踐

2.1 入爐鐵水組織與分析

要實現煉鋼降鐵耗，冶煉過程熱平衡是重點，轉爐煉鋼的熱量來源主要是鐵水物理熱及化學熱，鐵水物理熱為主要熱量來源［1］，化學熱主要源于鐵水中C、Si、Mn等元素的氧化放熱。宣鋼兩座2 500 m3高爐鐵水直供兩座150 t 轉爐，高爐距轉爐距離較近，通過高架橋進入煉鋼折罐間進行折罐兌鐵，鐵水溫度損失相對較低，目前供煉鋼鐵水溫度平均1 250～1 300 ℃，鐵水硅、錳含量平均0.20%～0.40%，磷含量平均0.100%～0.130%，在滿足煉鋼平穩生產的前提下，有較好的物理熱，為降鐵耗提供一定基礎。表1為宣鋼鐵水情況。

為減少熱損失，生產組織一方面加快鐵水周轉節奏，并做好鐵包加覆蓋劑保溫工作，另一方面在鐵水P、S 不高且冶煉非品種鋼時不經脫S 站處理，直接兌入轉爐，盡可能提高入爐鐵水溫度。

表1 宣鋼鐵水成分與溫度

2.2 冶煉工藝分析

結合宣鋼高爐產能及整體工藝裝備匹配情況，煉鋼提出降鐵耗攻關，轉爐入爐結構調整后，導致整個吹煉過程發生變化，需制定新的工藝冶煉模式。

（1）冶煉前期硅、錳元素大量氧化，但由于廢鋼裝入過多，吹煉前期爐內升溫速度變慢，碳-氧反應推遲［2-3］，此時應快速調高供氧流量，并采取低槍位吹煉，待廢鋼熔化爐內溫度升高以后再提槍化渣，同時各種入爐渣料遵循小批量、多批次入爐。

（2）冶煉中期爐溫升到1 450 ℃左右時，碳氧反應加快，爐內溫度迅速升高，此時極易引起噴濺，為控制爐內反應過快，可適當加入生白等冷料（盡量減少燒結礦等冷料入爐，避免產生更多的FeO促進爐渣泡沫化使噴濺嚴重）進行調溫，必要時可適當調低供氧流量，后期再次壓低槍位，確保終點強攪時間，保證鋼水質量。

（3）當鐵水物理熱及化學熱較低轉爐熱量不足時，需增加焦炭作為發熱劑，用于提高轉爐終點溫度，保證正常出鋼溫度要求。

2.3 其他降鐵耗輔助措施

（1）提高廢鋼入爐質量，保證堆密度要求。為保證單斗廢鋼加入量滿足至少25 t 以上，公司從進口抓起，對廢鋼尺寸及堆密度嚴格把關，保證綜合堆密度1.0 t/m3以上，專門采購部分優質廢鋼保證廢鋼結構搭配合理（含滿足要求的生鐵塊搭配使用）。

（2）爐后加廢鋼。品種鋼生產時爐后加調溫冷鋼2～3 t；生產低合金時爐后加調溫冷鋼1～2 t。

（3）爐后合金烘烤。為配合降鐵耗后低溫冶煉模式，需同步降低出鋼溫度。轉爐爐后設置合金烘烤裝置，將每爐入鋼包的合金提前進行烘烤，可將合金烘烤至800 ℃以上，降低出鋼溫度10 ℃以上。

通過以上措施的實施，降針耗取得顯著效果，現場數據對比如表2所示。

表2 降鐵耗前后數據對比

表2 數據顯示，鐵耗前由之前的平均979 kg/t降低至929 kg/t，降低50 kg/t鋼，鐵水裝入量從每爐平均195.4 t 降至186.2 t，廢鋼則由每爐平均14.9 t增加至24.9 t，鐵耗的降低有效彌補了宣鋼鐵水資源量不足的問題，在高爐出鐵能力不變的情況下提升了轉爐的出鋼節奏及能力，為盡快適應當前兩座高爐供兩座轉爐新的生產模式打下良好基礎。

3 快節奏生產模式的實現

低鐵耗模式的實施，勢必給正常生產帶來一定影響，為配合公司提產增效需求，高效生產模式勢在必行。煉鋼系統結合生產現場實際，制定和實施了如下提產措施。

3.1 縮短轉爐冶煉周期

（1）提高轉爐供氧強度：150 t爐區先后在1#、2#轉爐實施氧槍系統升級改造，由Φ299改為Φ325規格，配套改造氧槍升降小車，氧槍噴頭也由過去的五孔改造為六孔，改造后供氧流量由之前的35 000～36 000 m3/h 提高至42 000～45 000 m3/h，供氧強度由之前的2.9 m3/（t·min）提高至3.8 m3/（t·min），同步提高除塵風機轉速，保證除塵效果。目前氧槍的使用更加合理，使得化渣效果明顯改善，煉鋼反應更加均勻快速，鋼水質量得到進一步提升。最終，供氧時間平均縮短2～3 min，有效提高了轉爐生產節奏。改造后氧槍噴頭參數：噴孔數6 孔；中心傾角13°；馬赫數2.05；設計流量45 000 m3/h；設計氧壓0.9 MPa。

（2）轉爐出鋼口擴徑，提高出鋼口壽命：出鋼口由160～180 mm 改為180～200 mm，同步改造滑板擋渣系統。改造后出鋼時間最快達到3.5min，較最初縮短出鋼時間1～2 min。此外，持續開展出鋼口壽命攻關，減少更換出鋼口輔助影響時間。通過降低出鋼溫度，提高出鋼口更換質量，優化安排高碳鋼生產并嘗試出鋼口掛渣操作（當出鋼時間≤300 s時，利用高碳鋼渣中FeO較低渣子粘稠這一特性進行掛渣操作），有效提高出鋼口壽命。

（3）優化濺渣護爐操作：通過調整操作，確保終渣作粘，適當增加濺渣壓力與流量，在確保濺渣效果的前提下，濺渣時間由5 min 縮短至3 min，壓縮了2 min。

（4）嚴格壓縮冶煉輔助時間：合理調配天車運作，在轉爐具備兌鐵加廢鋼條件時，提前將天車運行至準備位，在確保安全的前提下提前將天車小鉤掛到位，可將此項輔助時間壓縮1～2 min。

3.2 連鑄機提拉速

連鑄機進行設備改造，將水冷噴嘴由氣霧冷卻改造為全水冷卻，改造后150 mm斷面拉速可達2.8～3.2 m/min，165 mm斷面可達2.4～2.7 m/min，大大提高了鑄機生產效率。

4 結 論

宣鋼通過合理搭配入爐物料，建立新的冶煉模式，快速適應降鐵耗帶來的不利影響，同時通過優化升級氧槍系統、出鋼口擴徑、鑄機提拉速等措施，大大縮短轉爐冶煉周期，提高了煉鋼生產效率，從日產12 000 t 提高到具備日產14 000 t 能力，實現了低鐵耗模式下的快節奏生產，實現宣鋼提產增效目的。