低鐵耗模式生產實踐

劉志遠  王重君  欒文林  李雷  劉濤  張杰

（唐山中厚板材有限公司）

摘  要：唐山中厚板材有限公司在鐵水不足條件下，采取了生鐵塊代替廢鋼，爐內加入發熱材料，二次燃燒氧槍技術，廢鋼預熱和合金烘烤等技術和工藝，對低鐵耗生產模式進行攻關。實踐結果表明，鐵耗降低明顯，實現了低鐵耗模型下產量增加的目標。

關鍵字：低鐵耗，轉爐，大廢鋼比

河鋼唐鋼中厚板公司煉鐵區域有2座1580 m3高爐、1座1780 m3高爐；煉鋼區域有1座鐵水預處理、3座120噸轉爐、3座LF精煉爐、1座RH精煉爐、5臺連鑄機。目前，公司具有400萬噸商品材坯的生產能力，中厚板生產線以高性能建筑用鋼、橋梁結構用鋼、船舶及海工用鋼、模具用鋼、鍋爐和壓力容器用鋼、管線鋼、低合金高強度結構鋼以及碳素結構鋼等為主導8大類136個牌號的產品。煉鋼廠不斷自我挖潛，不斷采用多種舉措降低鐵水消耗，實現814kg/t的公司最佳效益鐵耗指標。

1 工藝條件

1）鐵水主要指標

鐵水主要成分指標

鐵塊主要成分指標

2）工藝路線

高爐鐵水→鐵水包→轉爐→精煉→連鑄→鋼坯熱裝、外售鑄坯

2 低鐵耗模式生產可行性分析

降低轉爐煉鋼的鐵水消耗，首要考慮的是轉爐爐內熱平衡。轉爐煉鋼的熱量主要來源于鐵水的物理熱和化學熱，其中鐵水的物理熱占60%左右，元素氧化放熱占占35%左右[1]。隨著降低鐵水消耗會降低轉爐內的熱量收入，這部份熱量必須進行彌補或降低熱量支以達到熱量平衡。

1）用生鐵塊代替廢鋼，通過增加化學熱增加爐內的熱量。采用生鐵代替廢鋼的方法減少了鐵水消耗，且可以增加元素氧化生產的化學熱。通過計算表明，使用4噸生鐵代替1噸廢鋼，達到熱平衡。

2）爐內加入發熱材料增加熱量收入。主要的發熱材料有碳質材料和金屬材料。由于金屬材料成本較高，一般采用碳質材料進行升溫較經濟，且不會增加渣量，但對于生產高品質鋼時應注意，考慮發熱劑中的有害元素含量。

3）采用二次燃燒氧槍等新技術增加熱源。氧槍是轉爐煉鋼生產發展的核心技術，二次燃燒氧槍(即雙流氧槍)，可使轉爐的自身能量在轉爐內得到充分利用。

4）采用合金烘烤等手段提高入爐料的溫度，增加熱量來源。通過合金烘烤裝置，對硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、鈦鐵、釩鐵等合金爐料進行脫水份烘烤，使合金達到要求溫度，能滿足煉鋼工藝要求，減少溫降損失。

5）減少熱量支出，可通過降低出鋼溫度來實現。

3 低鐵耗生產的措施

1）減少鐵水運輸過程熱損失。通過優化物流縮短鐵水滿包后到入轉爐的時間，由現在三座高爐30分鐘縮短至15分鐘，確保鐵水的物理熱減少損失。根據對現場鐵水進行跟蹤統計，鐵水溫度提高10℃。

2）轉爐使用二次燃燒氧槍。為進一步增加爐內熱量，在原有4孔噴頭供氧強度不變的條件下，增加6個附孔的亞音速的噴吹氧氣量，充分燃燒熔池溢出的CO，提高爐膛溫度，有利于化渣效果并且達到降低鐵耗的目的。目前已全部更換完二次燃燒氧槍，正在進行自動煉鋼模型的優化，二次燃燒氧槍相比普通氧槍吹煉終點溫度提高30～40℃左右。

3）爐內加入碳質材料升溫。轉爐吹煉過程加入碳球和白煤兩種補熱劑，補充因低鐵耗造成的熱量不足問題，同時可以消除使用焦炭做補熱劑鋼水增氮的問題。

4）優化低鐵耗的自動煉鋼模型。通過實施降低氧氣流量（33000Nm3/h降低到30000Nm3/h）、延長吹煉時間、加大后期底吹氣量（60Nm3/h提高到120Nm3/h）等措施，直接出鋼比例在90%以上。

5）減少入爐輔料的用量（白灰、輕燒白云石）。一是提高石灰質量，降低轉爐石灰消耗。改造白灰窯煤氣加壓機提高煤氣壓力，以提高石灰質量，降低轉爐、精煉入爐石灰用量。二是輕燒鎂球代替輕燒白云石。輕燒鎂球鎂含量是輕燒白云石的兩倍，使用后可以降低輕燒白云石用量6kg/t。

6）優化廢鋼結構。通過對廢鋼結構進行優化，實現破碎料、壓塊、重廢合理匹配，同時使用改造后的廢鋼斗，廢鋼加入量由原來的18噸提高至25噸。

4 實施效果

1）通過上述措施的落實，鐵耗明顯降低，產量有了明顯提高。今年以來已經9次突破日產記錄，最高日產為16225噸。

2）目前鐵耗已降至814kg/t，達到了最佳效益平衡點。在降低鐵耗的同時，建立了鐵耗最佳效益模型，將鐵耗降至取得最大效益的節點。降低鐵水消耗，會帶來鋼鐵料消耗增加，根據唐鋼中厚板公司生產實踐，每降低1kg/t鐵耗，對應鋼鐵料消耗升高0.15kg/t。

3）由于高負荷生產，為降低轉爐耐材侵蝕，提高爐渣MgO含量，MgO由4-6%調整到6-8%，鎂球消耗升高2.67kg/t。

4）提高轉爐自動煉鋼直接出鋼比例，通過攻關，直接出鋼比例由1月份的85%提高至目前的92%以上，縮短冶煉周期5min。

5）通過采用二次燃燒氧槍，廢鋼比增加1.47%。

5 結論

1）采取優化鐵水運輸物流、爐內加入碳質補熱材料，提高自動煉鋼直出比例，降低鐵水消耗效果明顯。

2）通過采用合金烘烤、二次燃燒氧槍等新技術、新工藝，提高熱量利用率，減少溫度損失，增加廢鋼加入量。

3）鐵耗降低，對應鋼鐵料消耗增加。鋼鐵企業應根據各自物料、工藝設備狀況科學確定合理鐵水消耗。

參考文獻：

[1] 馮聚和. 煉鋼設計原理[M]. 北京：化學工業出版社,2005.