現(xiàn)代冶金企業(yè)中煉鋼工藝參數(shù)的優(yōu)化

葛春鈺 李娜

1.鞍鋼鑄鋼有限公司 遼寧鞍山 114000

2.鞍鋼軋輥有限公司 遼寧鞍山 114000

在供給側(cè)改革政策的引導(dǎo)下，近年來(lái)我國(guó)鋼鐵行業(yè)化解過(guò)剩產(chǎn)能取得明顯成效，尤其是全面取締“地條鋼”以來(lái)，電弧爐煉鋼已成為鋼鐵行業(yè)發(fā)展的“熱點(diǎn)”。但是，與世界平均水平相比，我國(guó)電爐鋼的比例一直較低。2017年，我國(guó)電爐鋼產(chǎn)量為7449萬(wàn)噸，占粗鋼總產(chǎn)量的9.3%；2018年，電爐鋼產(chǎn)量接近1億噸，占比已達(dá)到10%，但仍遠(yuǎn)低于同期全球電爐鋼比例25.2%。

發(fā)展電爐煉鋼，一方面是與鋼鐵行業(yè)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、全面取締“地條鋼”有關(guān)，另一方面隨著我國(guó)鋼鐵蓄積量的增加、廢鋼資源逐步增加，加上全社會(huì)對(duì)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的要求日益迫切，發(fā)展能耗低、排放少的電爐短流程煉鋼工藝開(kāi)始成為關(guān)注焦點(diǎn)并呈迅速發(fā)展之勢(shì)[1]。

從近兩年我國(guó)電爐煉鋼快速發(fā)展態(tài)勢(shì)看，據(jù)各省份發(fā)布的產(chǎn)能置換方案，2017-2023年經(jīng)產(chǎn)能置換的新建電爐將有69座，涉及產(chǎn)能5360萬(wàn)噸；淘汰電爐79座。

1 煉鋼行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前我國(guó)變?yōu)榱巳蜃畲蟮匿撹F生產(chǎn)國(guó)，每一年鋼鐵產(chǎn)能占據(jù)著全球總量的大部分。擁有著巨大的潛力，在這之中生產(chǎn)鋼材最為主要工藝為應(yīng)用轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，雖然目前鋼鐵冶煉技術(shù)有了較快的發(fā)展和改善，然而當(dāng)前對(duì)于環(huán)保的要求和能源節(jié)約的需求，必須應(yīng)用較為優(yōu)化的轉(zhuǎn)爐煉鋼施工技術(shù)。在當(dāng)前我國(guó)國(guó)內(nèi)的鋼鐵冶煉技術(shù)中，一般的成本為煉鋼爐料的費(fèi)用。占據(jù)到總成本的80%，因此，必須通過(guò)對(duì)煉鋼爐料優(yōu)化的技術(shù)來(lái)不斷降低煉鋼的成本。也可以通過(guò)吹氧工藝的改善，應(yīng)用泡沫渣渣煉鋼技術(shù)等相關(guān)措施來(lái)降低金屬爐料的消耗，有效減少鐵損，不斷提升金屬的回收率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)冶煉成本的降低，對(duì)資源進(jìn)行節(jié)約，不斷提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在目前煉鋼技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的背景下，目前低配比鐵水冶煉、低耐材消耗以及濺渣護(hù)爐等技術(shù)慢慢應(yīng)用到煉鋼技術(shù)中，確保實(shí)現(xiàn)了煉鋼技術(shù)工藝流、物質(zhì)流以及時(shí)間流等全方位的優(yōu)化，進(jìn)而提升了鋼鐵冶煉的質(zhì)量以及效率[2]。

2 優(yōu)化思路分析

2.1 優(yōu)化工藝設(shè)備

對(duì)近兩年來(lái)已投產(chǎn)或正在建設(shè)的電爐爐型進(jìn)行技術(shù)分析。

（1）傳統(tǒng)式頂裝料電爐。三相交流電弧爐用于工業(yè)生產(chǎn)已有一百多年歷史了，早期傳統(tǒng)電爐的生產(chǎn)率比較低，20世紀(jì)初電爐煉鋼技術(shù)取得了重大進(jìn)展，在電能為主要能源的基礎(chǔ)上引進(jìn)輔助能源和化學(xué)能源，由于自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，功率輸入由普通功率上升為高功率和超高功率，消耗下降，生產(chǎn)率有了極大程度提高，達(dá)到了一個(gè)噸位公稱(chēng)容量年產(chǎn)鋼超過(guò)1萬(wàn)t，即公稱(chēng)容量100t電爐年產(chǎn)鋼100萬(wàn)t以上。傳統(tǒng)式電爐是早期的主流電爐，廢鋼從爐頂加入，即旋開(kāi)爐蓋用天車(chē)料籃加入廢鋼，每爐鋼需要加料2～3次甚至更多，加料瞬間煙氣量大，外溢非常明顯，熱損失大，需配備較大容量的變壓器，對(duì)電網(wǎng)沖擊也相對(duì)較大，電極消耗略高，送電時(shí)噪聲大，一般采用爐蓋第四孔除塵加廠房屋頂大煙罩或“狗窩（doghouse）”進(jìn)行二次粉塵收集、噪聲捕集[3]。

（2）連續(xù)加料式電爐。連續(xù)加料式電爐是近幾年新投產(chǎn)電爐中比較多的一種爐型，最大的特點(diǎn)是冶煉過(guò)程中廢鋼連續(xù)加入，不開(kāi)爐蓋、不停電，能量輸入不間斷，避免了巨大的能量損失，煙塵不外溢，從爐內(nèi)抽出的高溫?zé)煔鈴倪B續(xù)加料的隧道通過(guò)，也對(duì)廢鋼進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般不超過(guò)400℃，噸鋼電耗可降30～100kW·h，但需留鋼量30%以上，熔池比較平穩(wěn)，降低了傳統(tǒng)電爐在電極穿井期巨大的噪聲和對(duì)電網(wǎng)的沖擊，電極消耗噸鋼下降0.1～0.3kg，但一次性投資比傳統(tǒng)電爐高。

2.2 冶煉工藝改進(jìn)

嚴(yán)格控制終點(diǎn)碳，防止過(guò)氧化鋼水對(duì)爐襯的過(guò)度侵蝕。冶煉過(guò)程中除低碳鋼外，中高碳鋼根據(jù)工藝有不同的終點(diǎn)碳要求，正常工藝要求冶煉終點(diǎn)碳在0.10%以上。在入爐料配碳量不足或終點(diǎn)碳控制不好的情況下，通過(guò)加入適量的石墨球或噴入碳粉來(lái)解決鋼水氧化性問(wèn)題；出鋼終點(diǎn)溫度嚴(yán)格控制在1 610～1 630℃，有效減輕高氧化性、高溫鋼水對(duì)爐襯耐材的侵蝕。

2.3 控制固體爐料區(qū)的工作狀態(tài)

在固體爐料區(qū)，爐料會(huì)出現(xiàn)間接還原反應(yīng)以及少許直接還原反應(yīng)，實(shí)際工作情況將會(huì)對(duì)單位生鐵燃料的消耗量有著直接關(guān)系，所以，想實(shí)現(xiàn)固體爐料區(qū)的工藝狀態(tài)最優(yōu)，先是將高溫煤氣的熱能和化學(xué)能有效運(yùn)用起來(lái)，將爐料的間接還原反應(yīng)有效發(fā)展起來(lái)，并對(duì)其直接還原反應(yīng)進(jìn)行抑制。

2.4 當(dāng)代電爐煉鋼發(fā)展前景

近年來(lái)，在技術(shù)方面的進(jìn)步主要是“二次精煉”，能夠?qū)︿摬倪M(jìn)行充分的利用、“全連鑄化”的凝固成型技術(shù)。另外，在產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)系列化方面也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，主要是基于連續(xù)軋制等。這樣就讓電爐流程工藝結(jié)構(gòu)技術(shù)得到了大幅度的優(yōu)化，逐步提高了煉鋼的效率。

在將來(lái)的發(fā)展中，電爐煉鋼技術(shù)在發(fā)展的過(guò)程中還是需要重視如何做到降本增效，逐步控制冶煉周期，根據(jù)當(dāng)前中國(guó)的基本狀況，一定要重視生產(chǎn)一些具有高附加值優(yōu)質(zhì)鋼，雖然，在發(fā)展的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致成本出現(xiàn)一定程度的上浮，然而，在售價(jià)升高后會(huì)為企業(yè)增加效益帶來(lái)方便。然而，如何讓煉鋼技術(shù)提高，仍然是控制成本的重要基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為生產(chǎn)制造的基礎(chǔ)商業(yè)，不斷提升冶煉技術(shù)水平，對(duì)煉鋼技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以有效推進(jìn)鋼鐵行業(yè)的進(jìn)步和以及發(fā)展。在對(duì)煉鋼技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化中，可以通過(guò)對(duì)吹煉技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，有效降低氧氣的消耗，降低成本的支出。減少石灰的具體用量，對(duì)造渣料結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)鐵合金進(jìn)行優(yōu)化應(yīng)用，在確保冶煉過(guò)程穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對(duì)如爐料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)合理應(yīng)用鐵礦石，降低鋼鐵料的消耗，有效降低成本。可以對(duì)冶煉技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用少渣煉鋼技術(shù)，可以有效降低爐渣鐵耗以及氧耗，有著比較好的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)效益，在目前應(yīng)用前景良好。