南鋼電爐高效低成本生產(chǎn)的探索

武愛萍

（南京鋼鐵有限公司，江蘇 南京 210035）

近年來，我國鋼鐵產(chǎn)能從大力發(fā)展到目前的產(chǎn)能過剩，一些鋼鐵企業(yè)效益不理想，如何應對這些問題，才能使我國鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展，南鋼電爐同樣面臨這些困境，在此發(fā)展過程中，不斷創(chuàng)新，不斷改造，引進新技術新設備，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結構，打造出一條高效低成本的特鋼生產(chǎn)線[1]。

1 南鋼電爐簡介

南鋼電爐由90年代從達涅利引進的當時最先進的技術，設計產(chǎn)能為40萬t；主體設備包括：1座70t超高功率偏心爐底電弧爐，1座70tLF精煉爐，配套1臺R8m五機五流連鑄機，主要生產(chǎn)130*130mm2小方坯普碳鋼。南鋼電爐除了原先采用的偏心爐底出鋼技術、泡沫渣埋弧冶煉技術、二次燃燒技術等等，現(xiàn)在擁有普萊克斯轉化技術、連續(xù)加鐵水技術、煙氣余熱回收技術、供電供氧優(yōu)化技術、智能化取樣、測溫、快分技術等等，為實現(xiàn)高效低成本的目標提供保障[2]。

2 創(chuàng)新、改造，實現(xiàn)高效低成本目標

2.1 “雙加”改造

隨著電爐技術的不斷發(fā)展，南鋼電爐2000年實施了“雙加”改造，電爐在變壓器功率不變的條件下由70t改造為100t，增加了一臺VD真空脫氧脫氣爐，引進意大利達達涅利公司合金鋼小方坯連鑄機，當年鋼產(chǎn)量突破60萬t，成功開發(fā)生產(chǎn)優(yōu)鋼產(chǎn)品40多個。

2.2 加大、加快電爐斷面改造

電爐廠產(chǎn)品斷面最初僅為130×130mm2，隨著市場的變化，產(chǎn)品結構的優(yōu)化，軋制要求必須有一定的壓縮比，對斷面不斷進行優(yōu)化，增加斷面150×150mm2、150×220mm2、175×220mm2；?150mm、?160mm、?180mm、?200mm、?210mm等圓坯，以滿足不同產(chǎn)品、不同規(guī)格的質量需求。

2.3 精煉爐、真空爐雙工位改造

隨著鋼鐵市場對鋼材質量要求越來越高，精煉時間、VD處理時間直接影響鋼種內(nèi)在質量，為了品種質量和產(chǎn)量的提高，確保高品質要求產(chǎn)品精煉時間大于40min以上，確保真空處理時間能夠大于30min，確保靜攪時間大于25min。為提升鋼水內(nèi)在純凈度，減少鋼中夾雜物，不斷完善裝備，多次改造，目前為2臺LF爐，2臺雙工位VD爐，為電爐從普鋼向特鋼轉型提供保障。

2.4 兌鐵水技術的多次改造

高溫鐵水的兌入是實現(xiàn)高效低成本生產(chǎn)的有效措施之一。兌入熱鐵水可帶入大量的物理熱，可相應減少廢鋼融化時間；有助于強化冶煉技術，提高冶煉效率；減少或消除有害元素對鋼性能的影響，提高鋼種質量。首次改造，鐵水加入量約300kg/t左右，電爐電耗降為293kwh/t，電極消耗降為1.21kg/t。隨著公司的發(fā)展需求，1#、2#大高爐的相繼投產(chǎn)，使得鐵水量富余很大，只能鑄鐵；為改善這種局面，有效利用好鐵水，電爐廠進行了多吃鐵水的技術改造。鐵水加入量從約300kg/t增加到550kg/t～700kg/t；首先節(jié)約了鐵水鑄鐵成本，同時大大改善電爐鋼鐵料入爐狀況，加料次數(shù)由一次鐵水二次廢鋼，大部分改為一次鐵水一次廢鋼，減少冶煉過程中熱損耗，同時滿足電爐廠生產(chǎn)各種新品的需要，以降低電耗、電極消耗來降低成本。相繼又創(chuàng)新出連續(xù)兌鐵水技術，連續(xù)兌鐵水不僅改善了冶煉條件，而且減少了旋開爐蓋次數(shù)，每次可減少熱損失2000kwh，同時減少了輔助生產(chǎn)時間。電爐電耗、電極消耗以及產(chǎn)能得到大幅度改善。

2.5 大方坯連鑄機的增加與改造

大方坯連鑄機（斷面：320mm×480mm、320mm×420mm）的增加，使得電爐的生產(chǎn)能力得到充分的發(fā)揮，產(chǎn)能由增加前的80萬t/年向100萬t/年的邁進；18年實現(xiàn)了大方坯加流改造，由3機3流改造為4機4流，月產(chǎn)穩(wěn)步超10萬噸，高品質品種得到大幅提升。

2.6 同鋼種異斷面混合澆注

在市場不景氣期間，產(chǎn)品零散、多規(guī)格訂單大幅增加，很多無法合并使用同一斷面生產(chǎn)，為滿足客戶需求，必須生產(chǎn)。由于生產(chǎn)此類訂單連澆爐數(shù)短，換組和換斷面準備時間增加，且金屬收得率大幅降低，造成生產(chǎn)效率大幅降低，生產(chǎn)成本大幅增加；為解決此問題，專業(yè)人員發(fā)揮創(chuàng)新思維，創(chuàng)新出同鋼種異斷面混合澆注的方法；在一級系統(tǒng)中將各流按各自斷面原來的工藝參數(shù)事先錄好，包括結晶器軟水、二冷各段水流量、結晶器電磁攪拌等；同時，各流按斷面選擇相應的振動模式、拉速及末攪參數(shù)。不同斷面的坯料分開堆放，各斷面正常坯料（不包含頭、尾坯和異常坯）按爐次和斷面進行區(qū)分。這一技術在轉爐生產(chǎn)中等到了推廣應用[1]。

2.7 異鋼種同斷面連續(xù)澆注

由于品種訂單少、種類多，造成連澆爐數(shù)少，頻繁換組，嚴重影響生產(chǎn)效率。通過對不同鋼種技術要求的研究，對成分有重疊、澆筑要求相似等相關鋼種進行混澆，對不同鋼種混澆段進行不同的處理，判廢、改判以及降級處理等，極大地節(jié)約了換組及準備時間，提高了鋼水收得率，相應的輔助材料耐材等成本大幅降低，減少一組中包就降本3.3萬元[4]。

2.8 煙氣余熱預熱回收技術

采用電弧爐煙氣余熱回收技術，不僅可有效地利用煉鋼過程中產(chǎn)生的大量煙氣余熱，還可以降低除塵尾部溫度，減少廢氣排放，降低廢氣處理成本。

電爐生產(chǎn)冶煉產(chǎn)生的高溫廢氣由電爐第四孔經(jīng)二次燃燒后從沉降室頂部引出，送入余熱回收裝置進口的總管，經(jīng)總管分別進入三組并聯(lián)的換熱系統(tǒng)，經(jīng)由余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)出不同壓力的蒸汽，冷卻后的煙氣進入除塵系統(tǒng)處理。余熱回收后的高壓蒸汽供VD使用，有效降低供VD蒸汽的燃氣鍋爐的煤氣使用量0.06Gj/t鋼，降本1.74元/t鋼，低壓回收蒸汽一方面供生活澡堂使用，另一方面供冬天取暖使用，實現(xiàn)了電爐煙氣余熱的循環(huán)利用，達到清潔生產(chǎn)以及降本目標。

2.9 連鑄坯熱裝熱送技術

連鑄坯熱送熱裝技術可充分利用熱鋼坯的物理熱，比常規(guī)冷裝爐加熱工藝可節(jié)能約80%左右，還可提高成材率1%左右，縮短生產(chǎn)周期，大大提高了工作效率。目前大方坯熱裝熱送量4.2萬t/月左右，約占大方坯70%；小方坯熱裝熱送量0.45萬t/月左右，約占小方坯10%，小方坯熱裝熱送還有待進一步提高。

2.10 優(yōu)化電爐供氧工藝降低電爐冶煉電耗

根據(jù)不同鐵水條件，制定相應電爐供氧制度。在鐵水使用量達到70t每爐的生產(chǎn)條件下，電爐冶煉前期按該生產(chǎn)模式進行冶煉操作，在電爐冶煉中期達到脫碳高峰時，控制供氧強度，停用一只集束氧槍，減緩碳氧反應速度，只使用兩只集束氧槍供氧脫碳，兩只集束氧槍供氧3min～5min以后，再恢復3只集束氧槍正常供氧。適當延長脫碳期，避免脫碳高峰時碳氧反應過于激烈產(chǎn)生的熱能超出廢鋼吸熱極限，大量高溫煙氣被除塵系統(tǒng)吸走導致不必要的浪費。

2.11 智能化取樣、測溫、快分技術的應用

電爐自動取樣測溫機械手的引進，不僅在電爐供電供氧的同時可以進行取樣測溫操作，而且可以降低工人勞動強度，測溫取樣位置更加精準，樣品成分、鋼水溫度更具有代表性；節(jié)約了人工取樣測溫的時間2min/次，降低了停等取樣測溫的能源浪費。

電爐全自動快分設備的引進，旨在減少成分化驗等待時間，杜絕人為化驗導致的化驗結果波動問題。一鍵操作，維護簡單，快捷精準，可節(jié)省冶煉時間0.5min/爐。

2.12 質量控制技術

為確保鋼坯質量，連鑄采用了液面自動控制、自動開澆技術，中間包連續(xù)測溫技術、結晶器及末端電磁攪拌技術，二冷全噴霧冷卻技術，全保護澆注技術以及大包下渣檢測，大方坯還采用了動態(tài)輕壓下技術以及連續(xù)矯直等技術，生產(chǎn)中還采用低過熱度恒拉速恒液面澆注工藝技術，可改善甚至消除鑄坯內(nèi)部縮孔疏松等缺陷等。成分控制C±0.01%，Mn、Si、Cr±0.02%；純凈度控制【O】≤10ppm、【S】≤10ppm、【N】≤50ppm，一次合格率達到99.2%，鋼水收得率達到96.5%。實現(xiàn)了以軸承鋼、汽車機械用鋼、合金焊絲、彈簧鋼為主打產(chǎn)品的品種結構，在探索的過程中不斷創(chuàng)新出《一種控制低碳高硫易切鋼中硫化物形態(tài)的方法》專利等40多項自主知識產(chǎn)權。

3 總結

總而言之，電弧爐煉鋼技術具有自己獨特的優(yōu)勢，再加上，配備先進的工藝設備技術，電弧爐冶煉的效率也隨之快速提升，冶煉電耗也正在不斷下降，煉鋼的經(jīng)濟指標得到了大幅度提高。南鋼電爐通過設備改造、技術創(chuàng)新，提高品種質量，繼續(xù)探索高效低成本生產(chǎn)之路，尋求更高更遠的發(fā)展。