低铁耗模式生产实践

低铁耗模式生产实践

刘志远  王重君  栾文林  李雷  刘涛  张杰

（唐山中厚板材有限公司）

摘  要：唐山中厚板材有限公司在铁水不足条件下，采取了生铁块代替废钢，炉内加入发热材料，二次燃烧氧枪技术，废钢预热和合金烘烤等技术和工艺，对低铁耗生产模式进行攻关。实践结果表明，铁耗降低明显，实现了低铁耗模型下产量增加的目标。

关键字：低铁耗，转炉，大废钢比

河钢唐钢中厚板公司炼铁区域有2座1580 m3高炉、1座1780 m3高炉；炼钢区域有1座铁水预处理、3座120吨转炉、3座LF精炼炉、1座RH精炼炉、5台连铸机。目前，公司具有400万吨商品材坯的生产能力，中厚板生产线以高性能建筑用钢、桥梁结构用钢、船舶及海工用钢、模具用钢、锅炉和压力容器用钢、管线钢、低合金高强度结构钢以及碳素结构钢等为主导8大类136个牌号的产品。炼钢厂不断自我挖潜，不断采用多种举措降低铁水消耗，实现814kg/t的公司最佳效益铁耗指标。

1 工艺条件

1）铁水主要指标

铁水主要成分指标

铁块主要成分指标

2）工艺路线

高炉铁水→铁水包→转炉→精炼→连铸→钢坯热装、外售铸坯

2 低铁耗模式生产可行性分析

降低转炉炼钢的铁水消耗，首要考虑的是转炉炉内热平衡。转炉炼钢的热量主要来源于铁水的物理热和化学热，其中铁水的物理热占60%左右，元素氧化放热占占35%左右[1]。随着降低铁水消耗会降低转炉内的热量收入，这部份热量必须进行弥补或降低热量支以达到热量平衡。

1）用生铁块代替废钢，通过增加化学热增加炉内的热量。采用生铁代替废钢的方法减少了铁水消耗，且可以增加元素氧化生产的化学热。通过计算表明，使用4吨生铁代替1吨废钢，达到热平衡。

2）炉内加入发热材料增加热量收入。主要的发热材料有碳质材料和金属材料。由于金属材料成本较高，一般采用碳质材料进行升温较经济，且不会增加渣量，但对于生产高品质钢时应注意，考虑发热剂中的有害元素含量。

3）采用二次燃烧氧枪等新技术增加热源。氧枪是转炉炼钢生产发展的核心技术，二次燃烧氧枪(即双流氧枪)，可使转炉的自身能量在转炉内得到充分利用。

4）采用合金烘烤等手段提高入炉料的温度，增加热量来源。通过合金烘烤装置，对硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、钛铁、钒铁等合金炉料进行脱水份烘烤，使合金达到要求温度，能满足炼钢工艺要求，减少温降损失。

5）减少热量支出，可通过降低出钢温度来实现。

3 低铁耗生产的措施

1）减少铁水运输过程热损失。通过优化物流缩短铁水满包后到入转炉的时间，由现在三座高炉30分钟缩短至15分钟，确保铁水的物理热减少损失。根据对现场铁水进行跟踪统计，铁水温度提高10℃。

2）转炉使用二次燃烧氧枪。为进一步增加炉内热量，在原有4孔喷头供氧强度不变的条件下，增加6个附孔的亚音速的喷吹氧气量，充分燃烧熔池溢出的CO，提高炉膛温度，有利于化渣效果并且达到降低铁耗的目的。目前已全部更换完二次燃烧氧枪，正在进行自动炼钢模型的优化，二次燃烧氧枪相比普通氧枪吹炼终点温度提高30～40℃左右。

3）炉内加入碳质材料升温。转炉吹炼过程加入碳球和白煤两种补热剂，补充因低铁耗造成的热量不足问题，同时可以消除使用焦炭做补热剂钢水增氮的问题。

4）优化低铁耗的自动炼钢模型。通过实施降低氧气流量（33000Nm3/h降低到30000Nm3/h）、延长吹炼时间、加大后期底吹气量（60Nm3/h提高到120Nm3/h）等措施，直接出钢比例在90%以上。

5）减少入炉辅料的用量（白灰、轻烧白云石）。一是提高石灰质量，降低转炉石灰消耗。改造白灰窑煤气加压机提高煤气压力，以提高石灰质量，降低转炉、精炼入炉石灰用量。二是轻烧镁球代替轻烧白云石。轻烧镁球镁含量是轻烧白云石的两倍，使用后可以降低轻烧白云石用量6kg/t。

6）优化废钢结构。通过对废钢结构进行优化，实现破碎料、压块、重废合理匹配，同时使用改造后的废钢斗，废钢加入量由原来的18吨提高至25吨。

4 实施效果

1）通过上述措施的落实，铁耗明显降低，产量有了明显提高。今年以来已经9次突破日产记录，最高日产为16225吨。

2）目前铁耗已降至814kg/t，达到了最佳效益平衡点。在降低铁耗的同时，建立了铁耗最佳效益模型，将铁耗降至取得最大效益的节点。降低铁水消耗，会带来钢铁料消耗增加，根据唐钢中厚板公司生产实践，每降低1kg/t铁耗，对应钢铁料消耗升高0.15kg/t。

3）由于高负荷生产，为降低转炉耐材侵蚀，提高炉渣MgO含量，MgO由4-6%调整到6-8%，镁球消耗升高2.67kg/t。

4）提高转炉自动炼钢直接出钢比例，通过攻关，直接出钢比例由1月份的85%提高至目前的92%以上，缩短冶炼周期5min。

5）通过采用二次燃烧氧枪，废钢比增加1.47%。

5 结论

1）采取优化铁水运输物流、炉内加入碳质补热材料，提高自动炼钢直出比例，降低铁水消耗效果明显。

2）通过采用合金烘烤、二次燃烧氧枪等新技术、新工艺，提高热量利用率，减少温度损失，增加废钢加入量。

3）铁耗降低，对应钢铁料消耗增加。钢铁企业应根据各自物料、工艺设备状况科学确定合理铁水消耗。

参考文献：

[1] 冯聚和. 炼钢设计原理[M]. 北京：化学工业出版社,2005.