提高鐵水溫度合格率的生產(chǎn)實(shí)踐

許 建

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司）

0 前言

鐵水溫度合格率是指一定時(shí)間內(nèi)到達(dá)煉鋼KR的鐵水溫度符合煉鋼要求的罐數(shù)與總罐數(shù)的比值。煉鋼成渣的條件必須有適當(dāng)高的溫度，沒有足夠的溫度，渣子不能熔化，即使能夠熔化，如果溫度不夠高，渣子的流動(dòng)性不好，仍不能完成它應(yīng)起的作用[1]。溫度過低會(huì)造成鐵水罐粘罐結(jié)殼、KR脫硫困難，兌入轉(zhuǎn)爐后易導(dǎo)致爐渣化不透，冶煉中期返干嚴(yán)重，容易粘氧槍、煙道以及爐口，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，終點(diǎn)磷成分易出格，從而增加了后吹或點(diǎn)吹概率，造成轉(zhuǎn)爐吹損大、鋼鐵料消耗高，影響鋼水質(zhì)量和轉(zhuǎn)爐壽命。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)騺y鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏，造成被迫性停澆，產(chǎn)生生產(chǎn)事故，不利于降本增效。而溫度過高，則會(huì)造成鐵水罐壽命縮短，轉(zhuǎn)爐易噴濺，同樣會(huì)造成轉(zhuǎn)爐吹損大、鋼鐵料消耗增高。為保障公司生產(chǎn)“安全、均衡、穩(wěn)定、順行、環(huán)保、低成本運(yùn)行”，根據(jù)山鋼集團(tuán)日照有限公司的實(shí)際生產(chǎn)條件，通過原因分析，提出了一系列工藝優(yōu)化措施，采取這些措施后，有效提高了鐵水溫度合格率，極大地為KR、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

山鋼集團(tuán)日照有限公司高爐 轉(zhuǎn)爐界面目前采用“一罐到底”技術(shù)，“一罐到底”技術(shù)是指取消傳統(tǒng)的魚雷罐車，直接采用鐵水罐運(yùn)輸鐵水，將高爐鐵水的承接、運(yùn)輸、緩沖貯存、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐兌鐵、鐵水罐快速周轉(zhuǎn)及鐵水保溫等功能集為一體。采用“一罐到底”技術(shù)，可以取消煉鋼車間倒罐坑，減少一次鐵水倒罐作業(yè)，具有縮短工藝流程、加快生產(chǎn)節(jié)奏，緊湊總圖布置等特點(diǎn)，可以降低能耗、減少鐵損、減少煙塵污染，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

山鋼集團(tuán)日照有限公司實(shí)際生產(chǎn)情況表明，鐵水到KR站的溫度在1 330～1 450 ℃范圍內(nèi)是最理想的鐵水溫度狀態(tài)，工藝優(yōu)化前，鐵水到KR站的溫度在此范圍內(nèi)的罐數(shù)占全部鐵水罐數(shù)的比例僅為72.3%，合格率水平較低，不利于鐵鋼生產(chǎn)組織。目前，高爐4個(gè)鐵口輪流出鐵，每個(gè)鐵口大約每次出鐵4～6罐，鐵水罐每出滿一罐馬上運(yùn)走，留出的位置由周轉(zhuǎn)空罐及時(shí)補(bǔ)上，因此出鐵過程中每個(gè)鐵水罐的溫降基本是一致的。每罐鐵的出鐵時(shí)間在25 min左右，從出鐵開始至單罐鐵出鐵完畢期間的鐵水溫降在70 ℃左右；鐵水運(yùn)輸過程中的溫降在23 ℃/h左右；吊重配空時(shí)間基本控制在30 min以內(nèi)，加上運(yùn)輸時(shí)間（單程平均按8 min計(jì)算），鐵水溫度損失大約為15 ℃；加保溫劑后，鐵水溫降減少了約10 ℃；若出鐵偏差大，煉鋼進(jìn)行二次兌鐵或留鐵操作，造成的鐵水溫降大約10 ℃。綜上所述，正常情況下鐵水的溫度損失在105 ℃以內(nèi)，基于公司鐵水溫度合格率指標(biāo)長期維持在一個(gè)較低的水平，與先進(jìn)企業(yè)相比存在較大差距，因此提高鐵水溫度合格率迫在眉睫。

2 合格率低主要原因分析

2.1 高爐出鐵溫度低

造成高爐出鐵溫度偏低的主要原因是爐況波動(dòng)，穩(wěn)定爐況是穩(wěn)定鐵水溫度的條件。首先，爐況波動(dòng)主要來自原燃料（焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）成分和性能的波動(dòng)，會(huì)造成爐涼，導(dǎo)致鐵水物理熱偏低；其次，高爐操作應(yīng)對不到位，會(huì)造成煤氣流分布不合理，導(dǎo)致煤氣利用不充分、爐墻渣皮不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)，可發(fā)生“滑料、管道”等現(xiàn)象，爐料預(yù)熱、還原不充分而直接進(jìn)入爐缸，導(dǎo)致鐵水物理熱降低；另外，計(jì)量不準(zhǔn)確、設(shè)備故障也可能造成鐵水溫度的降低。

2.2 鐵水罐在線運(yùn)行數(shù)量偏多，周轉(zhuǎn)率低

鐵水罐在線數(shù)量多，會(huì)降低鐵水罐的周轉(zhuǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏若緩慢、壓重罐多，加上吊重配空及調(diào)運(yùn)不及時(shí)、高爐出鐵慢等會(huì)造成鐵水罐周轉(zhuǎn)率不高，相當(dāng)于增加了空、重罐的運(yùn)行時(shí)間，從而增加了熱量損失，不利于提高鐵水溫度合格率。

2.3 出鐵量偏差大

高爐出鐵量偏差大，未達(dá)到煉鋼用鐵水重量要求標(biāo)準(zhǔn)。出鐵量過少時(shí)，到達(dá)煉鋼KR后無法進(jìn)行鐵水預(yù)處理，需要重新回到高爐進(jìn)行補(bǔ)加鐵水，在這個(gè)過程中，致使鐵水熱損失增大，增加了鐵水溫度的降低幅度；出鐵量過多時(shí)，鐵水較滿，為使煉鋼KR可以正常進(jìn)行鐵水預(yù)處理，需折出一部分鐵水到其他鐵水罐，在這個(gè)過程中同樣會(huì)造成鐵水熱損失，降低鐵水溫度。

2.4 鐵水罐溫度低

鐵水罐罐溫低主要包括以下幾個(gè)方面，小修、中修、大修鐵水罐或者重新烘烤上線的非正常周轉(zhuǎn)鐵水罐的罐溫低；鐵水罐磚、保溫層等耐材本身導(dǎo)熱系數(shù)大，鐵水罐日常維護(hù)不到位、烘烤措施不當(dāng)造成鐵水罐本身散熱快，造成罐溫偏低。

2.5 鐵水保溫措施不當(dāng)

高爐出鐵時(shí)溫度偏低，出完鐵水后未及時(shí)加入保溫劑或加入的量較少，沒有做好保溫措施，從而造成鐵水到煉鋼KR時(shí)的溫度偏低；鐵水到煉鋼區(qū)域后長時(shí)間沒有進(jìn)入KR工位進(jìn)行處理，且又未及時(shí)加入保溫劑，同樣會(huì)導(dǎo)致鐵水溫降大。

2.6 鐵鋼界面管理力度不完善

現(xiàn)場鐵水調(diào)運(yùn)過程中，存在對調(diào)度指令執(zhí)行不好的情況或信息溝通不到位、鐵水調(diào)運(yùn)不合理的情況，導(dǎo)致鐵水罐作業(yè)效率大大降低，間接降低了鐵水溫度。

3 工藝優(yōu)化及改進(jìn)措施

3.1 提高并穩(wěn)定鐵水溫度，保障高爐爐況穩(wěn)定受控

穩(wěn)定鐵水溫度的前提是穩(wěn)定爐況，原燃料質(zhì)量是基礎(chǔ)，操作和管理是手段。為提高并穩(wěn)定鐵水溫度，應(yīng)提高、穩(wěn)定入爐原料質(zhì)量，確保供高爐的用料質(zhì)量穩(wěn)定。嚴(yán)格按照關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化條例做好原料、燒結(jié)、球團(tuán)工序的生產(chǎn)管控。優(yōu)化工藝制度，通過到先進(jìn)單位進(jìn)行學(xué)習(xí)、聘請專家現(xiàn)場診斷分析、在生產(chǎn)中不斷總結(jié)積累等方式，針對原燃物料的變化、鐵口工作的情況、爐內(nèi)氣流分布、渣皮穩(wěn)定情況、水溫差變化、煤氣利用變化等情況制定最優(yōu)工藝制度；根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況，制定合理的點(diǎn)檢和定修制度，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；修改完善高爐的標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，同時(shí)加強(qiáng)職工技能培訓(xùn)，不斷提高職工的操作水平，固化標(biāo)準(zhǔn)化操作。在鐵水的各元素成分中，碳、硅元素是主要的發(fā)熱元素，同時(shí)硅還是主要的成渣元素，所以生產(chǎn)中對煉鋼鐵水的成分有一定要求[2]；在高爐冶煉過程中，硅屬于難還原元素，還原時(shí)需要耗費(fèi)大量的熱量，在一定條件下，鐵水含硅量代表一定的鐵水溫度，即鐵水的“化學(xué)熱”；根據(jù)公司實(shí)際情況，要求鐵水硅含量控制在0.2%～0.5%之間，出鐵溫度不低于 1 490 ℃。

3.2 提高鐵水罐周轉(zhuǎn)率，盡可能降低鐵水罐熱量損失

3.2.1 優(yōu)化出鐵配車模式

一種是321配車模式，即正在出鐵的鐵口，2輛車分別在出鐵位，等待位1輛鐵水車；等待出鐵的鐵口2輛鐵水車；出完鐵的鐵口1輛車。在高爐側(cè)共12輛車。

一種是310配車模式，即正在出鐵的鐵口配2輛車分別在出鐵位，等待位配1輛鐵水車；等待出鐵口先配1輛鐵水車，30 min后再配1輛車；出完鐵的鐵口配1輛車，40～60 min后開出受鐵位,參與配罐。在高爐側(cè)共10輛車。按這種配車模式出鐵，正常情況下，2座高爐可由優(yōu)化前配備24個(gè)罐減少到最低配備20個(gè)罐即可滿足高爐生產(chǎn)，按高爐日平均出鐵114罐計(jì)算，鐵水罐周轉(zhuǎn)率由4.7（優(yōu)化前）最高可提高至5.7（優(yōu)化后），提升幅度較為明顯。

3.2.2 優(yōu)化配罐模式。

每一座高爐的三個(gè)鐵口輪流出鐵的情況下，合理配置鐵口下空罐的數(shù)量。當(dāng)爐次結(jié)束，最后一個(gè)鐵水罐拉走，參與配罐，等待出鐵的鐵口罐位，前期配備一個(gè)鐵水罐，高爐開口前30 min把受鐵位鐵罐配齊，勻出的罐自動(dòng)參與配罐，把在線鐵水罐數(shù)量控制在22個(gè)以內(nèi)，控制鐵水罐周轉(zhuǎn)率在4.7以上。按這種配罐模式出鐵，正常情況下，鐵水罐周轉(zhuǎn)率可由4.7（優(yōu)化前）提高至5.0～5.2以上水平（優(yōu)化后），提升幅度明顯。

3.2.3 縮短吊重配空作業(yè)時(shí)間

吊重配空時(shí)間進(jìn)一步縮短，由30 min縮短到27 min以內(nèi)。提高天車運(yùn)行效率，15 min內(nèi)要完成一次卸重配空作業(yè)。優(yōu)化煉鋼鑄機(jī)交叉生產(chǎn)模式，提高生產(chǎn)節(jié)奏，及時(shí)消化鐵水。提高鐵水車運(yùn)行速度，縮短鐵水罐運(yùn)輸時(shí)間，單程平均運(yùn)輸時(shí)間控制在8 min以內(nèi)。按照鐵水先到先入原則組織KR鐵水預(yù)處理，減少鐵水罐等待時(shí)間。同時(shí)，加強(qiáng)信息及時(shí)準(zhǔn)確的溝通，減少鐵水罐在煉鐵、煉鋼區(qū)域的等待時(shí)間，及時(shí)組織吊重配空。

3.2.4 做好保溫措施

對于鐵水溫度低于1 420 ℃或等待時(shí)間超過1 h的鐵水罐，出鐵完畢后根據(jù)實(shí)際情況添加不同數(shù)量的保溫劑，盡最大可能降低鐵水溫度損失，溫度越低，等待時(shí)間越長，添加的保溫劑越多。同時(shí)，進(jìn)一步改善鐵水罐保溫層的耐材質(zhì)量（盡可能使用導(dǎo)熱系數(shù)小的耐材）、加強(qiáng)鐵水罐的日常維護(hù)（尤其大于300罐以上罐齡的鐵水罐要及時(shí)進(jìn)行罐殼溫度檢測，對比鐵水罐的降溫情況，出現(xiàn)異常及時(shí)下線維護(hù)）等措施減少鐵水罐本身的溫降。另外，確保鐵水罐烘烤溫度不低于850 ℃后方可上線運(yùn)行。

3.3 降低出鐵量偏差，精準(zhǔn)出鐵，提高一次出鐵量合格率

3.3.1 使用先進(jìn)設(shè)備及提高操作水平

通過到先進(jìn)單位考察，采用招標(biāo)的方式采購并投用更加先進(jìn)的鐵水罐液位監(jiān)測、重量實(shí)時(shí)計(jì)量等設(shè)備，為提高出鐵合格率做硬件支撐；通過加強(qiáng)職工培訓(xùn)力度、加強(qiáng)獎(jiǎng)懲力度、定期開展技術(shù)比武等方式來提高高爐小閘工的責(zé)任心和操作水平，持續(xù)提高出鐵合格率，最終實(shí)現(xiàn)出鐵準(zhǔn)確率控制在±1t的目標(biāo)。

3.3.2 穩(wěn)定鐵水罐皮重

保證加料跨天車運(yùn)行合理、有序，加快煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，避免鐵水重罐等待兌鐵時(shí)間過長而造成粘罐；及時(shí)對罐口結(jié)殼嚴(yán)重的鐵水罐進(jìn)行清理；及時(shí)對罐底、罐壁粘鐵嚴(yán)重的鐵水罐進(jìn)行線上或線下化罐處理；減少甚至杜絕轉(zhuǎn)爐進(jìn)行留鐵操作，保證鐵水罐皮重合理穩(wěn)定。

4 實(shí)踐效果

采取一系列措施后，鐵水合格率得到顯著的提高。優(yōu)化前后的數(shù)據(jù)對比見表1。

表1 優(yōu)化前后鐵水溫度合格率 %

從表1可以看出，鐵水溫度合格率由2018全年的72.3%提高到2019全年的83.2%，提高了10.9%，2019年4季度比2018年全年提高了12%，提升效果顯著。

5 結(jié)語

穩(wěn)定高爐出鐵溫度，提高鐵水罐周轉(zhuǎn)率，降低出鐵量偏差等措施是提高鐵水溫度合格率的主要手段，提高鐵水溫度合格率有利于提高煉鋼效率，降低煉鋼成本。