馬鋼70噸轉(zhuǎn)爐降低鐵水消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

徐 露

（馬鋼（集團(tuán)）控股有限公司長(zhǎng)材事業(yè)部 安徽馬鞍山 24300）

鐵水消耗是影響噸鋼能耗的一個(gè)重要因素，鐵水消耗不僅能反映轉(zhuǎn)爐爐料結(jié)構(gòu)的合理化程度，而且直接反映著轉(zhuǎn)爐的能源消耗水平。針對(duì)馬鋼公司煉鋼產(chǎn)能大于煉鐵的現(xiàn)狀，馬鋼70 t轉(zhuǎn)爐積極開(kāi)展降低轉(zhuǎn)爐鐵水消耗的技術(shù)攻關(guān)，通過(guò)提高鐵水溫度，降低出鋼溫度，利用提溫劑進(jìn)行熱量補(bǔ)償，實(shí)施少渣冶煉工藝，優(yōu)化供氧制度等措施，使得鐵水消耗降低了35 kg/t，有效解決了鐵水產(chǎn)量不足的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)并獲得了較高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

1 工藝現(xiàn)狀

馬鋼長(zhǎng)材事業(yè)部有4座70 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，4座吹氬站，2座LF，2臺(tái)流方坯連鑄機(jī)和2臺(tái)異形坯連鑄機(jī)，生產(chǎn)工藝路線為：鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐-吹氬站-LF-連鑄。鐵水平均化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 鐵水主要元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

2 降低鐵水消耗的可行性分析

轉(zhuǎn)爐熱平衡［1］可以制定轉(zhuǎn)爐冶煉工藝很多重要參數(shù)，因此提高廢鋼比降低鐵耗也必須建立在轉(zhuǎn)爐熱平衡的基礎(chǔ)上，依據(jù)鐵水條件和工藝條件，科學(xué)地制定對(duì)策。轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的溫度取決于爐料的熱收入和熱支出狀況，由此可知，提高鐵水物理熱和化學(xué)熱，減少鋼液、爐渣等的熱量支出，是提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比降低鐵耗的重要途徑。熱平衡計(jì)算見(jiàn)表2，用剩余熱量可加熱廢鋼量為25.8 kg，廢鋼比可達(dá)到20.5%。而在未實(shí)施提高廢鋼比降低鐵耗控制工藝之前，廢鋼比為17.2%。從而可知，實(shí)施提高廢鋼比降低鐵水消耗冶煉工藝是完全可行的。

表2 熱平衡表

3 降低鐵水消耗的措施

3.1 提高入轉(zhuǎn)爐鐵水溫度

為了減少鐵水運(yùn)輸過(guò)程中的能量損失，提高入爐鐵水溫度，馬鋼公司改造了鐵水運(yùn)輸路線，優(yōu)化了鐵水調(diào)配組織生產(chǎn)模型，改善了由于鐵水運(yùn)輸線路長(zhǎng)和鐵水生產(chǎn)調(diào)配不合理帶來(lái)的鐵水溫降。這一措施的實(shí)施使得入爐鐵水平均溫度從1330℃提高到1360℃。鐵水入爐溫度對(duì)應(yīng)鐵水物理熱，鐵水溫度越高，鐵水中所含的物理熱就越高，能熔化的廢鋼量也越多，為提高入爐廢鋼比［2］降低鐵耗提供了有利條件。

3.2 轉(zhuǎn)爐少渣冶煉

轉(zhuǎn)爐少渣冶煉可以顯著降低鐵損，減少渣量排放。其次，少渣冶煉可以降低造渣料帶走的熱損失。由表3可知，爐渣的冷卻效應(yīng)為廢鋼的1.58倍，減少100 kg爐渣可提高廢鋼加入量158 kg。

表3 廢鋼和轉(zhuǎn)爐爐渣平均比熱容/［kJ/（kg·℃）］

實(shí)行精料方針，是轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)少渣冶煉有效的途徑。為此在整個(gè)冶煉過(guò)程使用新石灰窯高活性石灰，用氧化鎂含量高的鎂球替輕燒白云石和生白云石，同時(shí)減少礦石和氧化鐵皮壓球的使用，以達(dá)到少渣冶煉，降低爐內(nèi)熱量損失的目的。

通過(guò)實(shí)施少渣冶煉以及轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)爐渣堿度的合理控制，石灰用量減少了5.2 kg/t，造渣料消耗降低了15.7 kg/t。少渣冶煉和正常冶煉石灰和造渣料消耗對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 少渣冶煉與正常冶煉效果對(duì)比

3.3 加鐵塊補(bǔ)償溫度

對(duì)于低硅、低溫鐵水熱量明顯不足的問(wèn)題，需要加體提溫劑［3］補(bǔ)充熱量，可采取加焦炭、硅鐵、生鐵塊等來(lái)補(bǔ)充熱量。加焦炭提溫成本低，但是需要額外占用高位料倉(cāng)，并且吹煉過(guò)程前期容易噴濺，中后期容易返干，吹煉過(guò)程平穩(wěn)性不足，其次焦炭會(huì)使鋼水增硫，增加鐵水預(yù)處理脫硫和鋼液脫硫的負(fù)擔(dān)。加硅鐵提溫需要將硅鐵從合金庫(kù)稱(chēng)量好后加到廢鋼斗中隨廢鋼一起加入，影響生產(chǎn)節(jié)奏。而用鐵塊提溫，鐵塊可以在廢鋼跨進(jìn)行稱(chēng)重并隨廢鋼一起入爐，加入量可以精確控制，加入方便，不占用額外時(shí)間且吹煉過(guò)程易控。煉鋼用生鐵塊的成分見(jiàn)表5。

表5 煉鋼用生鐵成分/%

煉鋼生鐵的冷卻效應(yīng)為廢鋼的0.7，用冷卻效應(yīng)低的生鐵塊替代等量廢鋼，降低鐵水比的同時(shí)，還可以提高爐內(nèi)化學(xué)熱。1t鐵塊在替代等量廢鋼的同時(shí)，可加熱的廢鋼量為400 Kg或提高爐內(nèi)溫度8℃-12℃。依據(jù)鐵水化學(xué)熱和物理熱以及成本考慮，對(duì)于低硅、低溫鐵水使用鐵塊1-2（t/爐）進(jìn)行熱補(bǔ)償。

3.4 降低出鋼溫度

降低出鋼溫度可以多吃廢鋼來(lái)平衡爐內(nèi)富余熱量，為降低轉(zhuǎn)爐降低鐵水消耗創(chuàng)造有利條件。降低出鋼溫度是一個(gè)系統(tǒng)工程，為此采取了一下措施：

轉(zhuǎn)爐煉鋼工序通過(guò)提高一次倒?fàn)t率，冶煉周期從32 min縮短到28 min，一次倒?fàn)t率從35%提高到64%。充分發(fā)揮了轉(zhuǎn)爐能力，減少轉(zhuǎn)爐停等時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步優(yōu)化爐、機(jī)匹配能力。

對(duì)于吹氬站直上連鑄的常煉鋼種，采取鋼水不微調(diào)工藝，轉(zhuǎn)爐出鋼進(jìn)行成品成分精準(zhǔn)控制，減少鋼水在吹氬站的處理時(shí)間4 min-8min，減少鋼液微調(diào)時(shí)的吹氬溫降。

進(jìn)行鋼包準(zhǔn)備系統(tǒng)優(yōu)化，通過(guò)鋼包加蓋，加強(qiáng)鋼包在線烘烤，提高鋼包周轉(zhuǎn)率和紅包使用率。

高生產(chǎn)組織水平，減少鋼水待澆時(shí)間。通過(guò)縮減和穩(wěn)定各工序作業(yè)時(shí)間，加強(qiáng)調(diào)度協(xié)調(diào)，減少鋼液待澆時(shí)間，平均待澆時(shí)間由8 min-14 min降到5 min-9 min，減少鋼液待澆溫降。

3.5 優(yōu)化供氧制度

隨著入爐廢鋼量的增加，轉(zhuǎn)爐熔池升溫表現(xiàn)出前期升溫慢的特點(diǎn)，不利于前期化渣，容易造成前期低溫噴濺現(xiàn)象。低鐵鋼比條件下，轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程槍位、供氧流量以及加料操作示意圖，如圖1所示。

圖1 搶位、氧氣流量控制與供氧時(shí)間關(guān)系示意圖

整個(gè)吹煉過(guò)程搶位控制為“低-高-低”。前期低搶位大氧壓操作，促使熔池快速升溫，頭批料加入量為爐料總的加入量的2/3，頭批料延遲1 min左右加入，或在供氧量為20%左右加入。硅錳反應(yīng)期結(jié)束后適當(dāng)提高搶位，增加渣中氧化鐵含量，使?fàn)t渣適度泡沫化，提高氧氣利用率并促進(jìn)CO二次燃燒放熱，增加爐內(nèi)熱量。如果是加鐵塊吹煉，吹煉中后期鐵塊溶化，熔池反應(yīng)劇烈，升溫快，中后期要及時(shí)抬槍防止返干，同時(shí)要防止高搶位吹煉時(shí)間過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的噴濺。

3.6 優(yōu)化濺渣護(hù)爐工藝

馬鋼70噸轉(zhuǎn)爐采用留渣法操作，高堿度且具有一定氧化鐵的留渣帶入一定物理熱，可以促進(jìn)冶煉前期快速成渣，減少石灰用量。轉(zhuǎn)爐合適留渣量的經(jīng)驗(yàn)公式：

Q為轉(zhuǎn)爐合適留渣量，W為轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)噸位/t。由上式計(jì)算70 t合適的留渣量為3.58 t。渣量過(guò)大時(shí)及時(shí)調(diào)整倒渣角度，或出完鋼翻出一部分熔渣再進(jìn)行濺渣護(hù)爐操作，保證留渣量不大于3.5 t。同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)爐終渣進(jìn)行改質(zhì)，以提高爐渣熔點(diǎn)，同時(shí)減少濺渣孕育時(shí)間，增長(zhǎng)有效濺渣時(shí)間，縮短總的濺渣時(shí)間，提高濺渣護(hù)爐效果。同時(shí)保持空爐爐溫及爐襯的蓄熱能力，改善轉(zhuǎn)爐熱工況。

4 實(shí)施效果

提高廢鋼比降低鐵水消耗是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過(guò)上述措施的實(shí)施，取得了顯著效果，主要體現(xiàn)在以下方面。

實(shí)行精料方針，石灰消耗降低了5.2 kg/t，入爐熔劑消耗降低了15.7 kg/t。入爐熔劑的降低不僅降低了爐渣的物理熱，同時(shí)減少鐵損，有利于降低鋼鐵料消耗。

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制方面，常煉鋼種的出鋼溫度為1635℃-1660℃，出鋼溫度平均降低了15℃，表明低鐵水消耗冶煉的轉(zhuǎn)爐熱平衡合理，熱能利用率得到明顯提高。

爐型合格率從79%提高到84%，補(bǔ)爐耐火材料的消耗降低了0.20 kg/t。

轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面，鐵鋼比從0.905降到0.875，廢鋼比從17.2%提高到20.3%，鐵水消耗從869 kg/t降到834 kg/t，降低了35 kg/t，鐵水消耗降低明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

提高廢鋼比降低鐵水消耗是降低噸鋼能耗，解決煉鋼產(chǎn)能大于煉鐵產(chǎn)能的有效途徑。低鐵水消耗應(yīng)建立在轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡的基礎(chǔ)之上，并結(jié)合工藝條件合理控制才具有意義。

提高入爐鐵水溫度，實(shí)行少渣冶煉，降低出鋼溫度，利用鐵塊進(jìn)行溫度補(bǔ)償，優(yōu)化供氧制度與濺渣護(hù)爐工藝，能夠提高轉(zhuǎn)爐熱能利用率并解決爐內(nèi)熱量欠缺問(wèn)題，達(dá)到提高廢鋼比降低鐵水消耗的目的。