提高熱周轉(zhuǎn)率 降低鐵鋼比工藝實踐

李 鵬 李 飛 陶曉林 邱 海

1.背景

武鋼有限目前有5座高爐運行，每日鐵產(chǎn)量約4萬噸，鋼產(chǎn)量約4.3萬噸，平均鐵鋼比0.930。隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略的實施，鋼鐵行業(yè)應(yīng)在滿足鋼材市場需求的同時，進一步壓縮鐵產(chǎn)量、減少碳排放。在此形勢下，要完成公司下達(dá)的鋼產(chǎn)量任務(wù)，就必須降低鐵鋼比，由過去的“推動式”生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)化為“拉動式”生產(chǎn)模式，即通過鑄機的高效生產(chǎn)，帶動精煉、轉(zhuǎn)爐、脫硫和倒罐生產(chǎn)效率的提高，加快了行車的快速運行，進而帶動鐵水、鋼水的快速周轉(zhuǎn)，提高熱效率，將節(jié)約的熱能轉(zhuǎn)化為廢鋼量，提高了廢鋼比。同時通過系列措施管控鋼鐵料，降低鋼鐵料消耗。

2.措施

2.1 加快魚雷罐周轉(zhuǎn)，提高出鐵溫度

煉鋼廠操控中心樹立“五爐五機”的大生產(chǎn)組織觀念，根據(jù)鐵水情況合理安排生產(chǎn)。三、四煉鋼產(chǎn)線互動，避免同時補爐或下出鋼口；工藝測弧或工藝小檢修時，另一產(chǎn)線發(fā)揮產(chǎn)能快速消鐵，最大限度確保均衡消鐵能力，避免魚雷罐重罐積壓。2021年下半年重罐運行個數(shù)控制在10～12個，按單罐進鐵、送重取空等模式運行，實現(xiàn)魚雷罐周轉(zhuǎn)率突破4.0，較上半年提高了20%，高爐至煉鋼的鐵水溫降由175℃縮小至150℃，倒罐出鐵溫度由1325℃提高到1350℃，提高了25℃（見圖1、圖2）。

圖1 魚雷罐周轉(zhuǎn)率與鐵水溫度及溫降關(guān)系

圖2 2021年出鐵溫度及高爐至倒灌降溫 ℃

2.2 加快鐵包運行，減少鐵水溫降

通過壓縮轉(zhuǎn)站時間、提高脫硫效率、提高直兌比例和行車運行效率。三煉鋼鐵包按6個控制，四煉鋼按5個控制，嚴(yán)格控制出鐵結(jié)束至轉(zhuǎn)爐兌鐵的時間，形成不同鐵水組織模式下的倒罐出鐵至轉(zhuǎn)爐兌鐵標(biāo)準(zhǔn)時刻表（見表1）。2021年三煉鋼平均脫硫周期控制在30分鐘左右，四煉鋼控制在40分鐘左右。出鐵結(jié)束至轉(zhuǎn)爐兌鐵≤80分鐘的比例由71.83%提高到80.20%，平均時間由80分鐘降低至74分鐘，鐵水罐周轉(zhuǎn)效率由13.0提高到14.0，過程溫降由20℃縮小到17℃（見圖3）。

表1 鐵水組織標(biāo)準(zhǔn)時刻表

圖3 武鋼鐵包周轉(zhuǎn)率與鐵水溫降控制

2.3 開展技術(shù)攻關(guān)，減少鐵鋼溫降

一是采取鐵水扒完渣后加保溫糠殼的措施，減少鐵水扒渣后溫度損失。四煉鋼品種要求高，鐵水脫硫時間大于轉(zhuǎn)爐冶煉周期。鐵水扒渣后裸露的鐵水溫降較大，加碳化糠殼覆蓋鐵水表面，減少鐵水入爐前的溫降。組織扒渣結(jié)束后，投放保溫劑試驗，加入50kg保溫劑，靜置0.5～1.0小時。經(jīng)過測溫對比，可溫降10℃～20℃。二是開展鐵包爐提效攻關(guān)。鐵包爐生產(chǎn)組織與外部鐵水條件、生產(chǎn)節(jié)奏、設(shè)備保障、行車調(diào)度和運行等條件緊密相關(guān)，通過從外部條件創(chuàng)造、生產(chǎn)節(jié)奏跟蹤、行車調(diào)度探索，形成一套以“倒罐—脫硫—鐵包爐—轉(zhuǎn)爐”為核心的生產(chǎn)模式，不斷提升鐵包爐生產(chǎn)效率。鐵包爐升溫比例由46.88%提高至68.75%，平均提高鐵水溫度60℃～75℃，入爐鐵水溫度可達(dá)1400℃。三是通過擴大出鋼口直徑，縮短出鋼時間，三煉鋼出鋼時間縮短了2分鐘，四煉鋼縮短1.7分鐘（見圖4）。

圖4 煉鐵廠加熱時間與提升溫度關(guān)系圖

2.4 加快鋼包周轉(zhuǎn)，降低出鋼溫度

對三四煉鋼爐機節(jié)奏和氬后節(jié)奏進行優(yōu)化，縮短過程傳隔時間，優(yōu)化精煉結(jié)束至開澆間隔時間。2021年三煉鋼爐機節(jié)奏合格率由70.04%提高至90.69%，四煉鋼從77.51%提高至91.28%。通過節(jié)奏效率提升，提高大罐周轉(zhuǎn)效率，減少生產(chǎn)過程溫降，降低出鋼溫度。三煉鋼鋼水罐按12～13個控制，2021年澆完至翻罐≤15分鐘的比例為91.05%，A級罐的使用率由47.17%提高到68.22%，大罐周轉(zhuǎn)率提高至2.5。四煉鋼按9～10個控制，2021年澆完至翻罐≤15分鐘的比例為92.49%，A級罐的使用率由48.45%提高到61.56%，大罐周轉(zhuǎn)率提高至3.0。三四煉鋼通過縮短過程傳隔時間，提高大罐熱周轉(zhuǎn)效率，降低汽車板和鋁系列鋼轉(zhuǎn)爐出鋼溫度15℃～20℃。

2.4.1 延長鋼包爐加熱時間，增加廢鋼加入量

通過提高鋼包爐鋼水加熱比例，提高廢鋼加入量，是提高廢鋼比的主要手段之一。對鋼包爐加熱時間和廢鋼量進行跟蹤試驗，鋼包爐加廢鋼受鋼水量、設(shè)備穩(wěn)定、生產(chǎn)節(jié)奏、鑄余回收等多種因素影響，隨著加熱時間的延長，廢鋼加入量會明顯增加。在現(xiàn)有條件下，每天鋼包總加熱時間大于500分鐘以后，廢鋼加入量會有明顯增加趨勢。生產(chǎn)組織上保證鋼包爐可以連續(xù)生產(chǎn)。目前鋼包爐爐次占比為33.5%，平均每爐加熱18.91分鐘，每天加熱時間500～600分鐘，廢鋼加入量240噸～300噸。

2.4.2 提高留渣比例，減少熔劑消耗

推進轉(zhuǎn)爐留渣作業(yè)，加大留渣比例，減少非工藝雙渣，降低熔劑和冷卻劑單耗，減少熱損失。通過固化留渣操作模式，對搖爐倒渣角度、渣罐內(nèi)渣值做量化要求。落實轉(zhuǎn)爐留渣“爐爐清”，每日監(jiān)控?zé)掍撃Ｐ妥詫W(xué)習(xí)參數(shù)，對因留渣導(dǎo)致的參數(shù)異動進行修正，提高模型準(zhǔn)確性。

2.4.3 按“爐爐清”管控鋼鐵料消耗

在增加廢鋼過程中，因部分爐次背離了熱量平衡原理，鋼水終點氧含量升高、終渣（FeO）增加、廢鋼未完全熔化等情況比例增加，導(dǎo)致鋼鐵料消耗有所升高，最高達(dá)到1124.1Kg/t左右（見圖5）。

圖5 2020-2021年武鋼煉鐵廠鋼鐵料消耗變化情況 kg/t

煉鋼廠按照“爐爐清”思路管控鋼鐵料消耗，四季度實際值1102.8g/t，降低鋼鐵料消耗21.3kg/t左右。主要措施有：（1）脫硫工序按需脫硫、按需扒渣。對于無需脫硫鋼種，采取鐵水直兌，減少脫硫工序鐵損。對于脫硫品種，按計算量加脫硫劑，達(dá)到鋼種扒渣標(biāo)準(zhǔn)要求后立即停止扒渣，防止過脫、過扒導(dǎo)致溫?fù)p和鐵損。（2）轉(zhuǎn)爐穩(wěn)定操作，減少吹損，鋼水出盡。充分利用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)勢，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作，減少吹損。合理控制爐型，尤其對出鋼口大面維護，確保鋼水出盡。（3）爐后加廢鋼提高廢鋼收得率。出鋼過程中通過移動廢鋼槽或料倉加入廢鋼，提高廢鋼收得率8%。（4）大包鋼水澆盡。大包、中包砌筑呈坡地狀，確保鋼水澆盡；澆鑄中包時，對中包殘余鋼水進行測量，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)≤10噸進行控制。維護好大包下渣檢測功能，避免誤報，確保鍍錫板、汽車板留鋼噸位準(zhǔn)確；（5）控制切廢和機清。（6）提高汽車板、管線、硅鋼等重點品種煉成率。（7）提高鑄余渣回收比例。優(yōu)化生產(chǎn)組織、提高汽車板和鍍錫板鑄余渣回收比例。擴展鑄余回收品種，加大回收的覆蓋面，顆粒歸倉。靈活鐵包和鋼包鑄余回收方式。

2.4.4 開展勞動競賽，提高周轉(zhuǎn)效率

制定“煉鋼廠加快熱周轉(zhuǎn)、提高生產(chǎn)效率的勞動競賽”方案。把提高鋼包熱周轉(zhuǎn)率、A級罐周轉(zhuǎn)率、縮短翻罐時間、降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度、減少汽車板轉(zhuǎn)站時間、提高爐機節(jié)奏、氬后節(jié)奏合格率等一系列指標(biāo)，納入勞動競賽的內(nèi)容，以提高熱周轉(zhuǎn)效率，有效降低鐵鋼比。

通過提高熱周轉(zhuǎn)率，可有效提高廢鋼比，降低鐵鋼比。2021年武鋼煉鋼廠累計鐵鋼比0.866，較2020年0.924降低了0.058，完成了0.870的挑戰(zhàn)目標(biāo)。其中三煉鋼0.882，較2020年0.936降低了0.054，全年最低達(dá)0.828；四煉鋼0.842，較2020年0.905降低了0.063，全年最低達(dá)0.807，實現(xiàn)了低鐵鋼比生產(chǎn)模式（見圖6）。

圖6 2020-2021年武鋼煉鐵廠鐵鋼比完成情況

3.結(jié)論

（1）魚雷罐周轉(zhuǎn)率由3.1提高到4.1，運輸過程中鐵水溫降可降低25℃，倒罐鐵水溫度提高25℃。

（2）鐵水罐周轉(zhuǎn)效率由13.0提高到14.0，廠內(nèi)鐵水溫降由20℃縮小到17℃。

（3）通過鐵包爐升溫，可提高鐵水溫度60℃～75℃，入爐鐵水溫度可達(dá)1400℃左右。

（4）通過提升鋼包爐爐次比例，平均每爐加熱18.91分鐘，廢鋼加入爐約240噸。

（5）通過縮短過程傳隔時間，提高大罐熱周轉(zhuǎn)效率，可降低汽車板和鋁系列鋼出鋼溫度15℃～20℃。

（6）通過按“爐爐清”思路管控鋼鐵料消耗，可實現(xiàn)鋼鐵料的穩(wěn)定控制和降低。