徐 露

（馬鋼（集團）控股有限公司長材事業(yè)部 安徽馬鞍山 24300）

鐵水消耗是影響噸鋼能耗的一個重要因素，鐵水消耗不僅能反映轉(zhuǎn)爐爐料結(jié)構(gòu)的合理化程度，而且直接反映著轉(zhuǎn)爐的能源消耗水平。針對馬鋼公司煉鋼產(chǎn)能大于煉鐵的現(xiàn)狀，馬鋼70 t轉(zhuǎn)爐積極開展降低轉(zhuǎn)爐鐵水消耗的技術(shù)攻關(guān)，通過提高鐵水溫度，降低出鋼溫度，利用提溫劑進行熱量補償，實施少渣冶煉工藝，優(yōu)化供氧制度等措施，使得鐵水消耗降低了35 kg/t，有效解決了鐵水產(chǎn)量不足的問題，實現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)并獲得了較高經(jīng)濟技術(shù)指標。

1 工藝現(xiàn)狀

馬鋼長材事業(yè)部有4座70 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，4座吹氬站，2座LF，2臺流方坯連鑄機和2臺異形坯連鑄機，生產(chǎn)工藝路線為：鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐-吹氬站-LF-連鑄。鐵水平均化學(xué)成分見表1。

表1 鐵水主要元素質(zhì)量分數(shù)/%

2 降低鐵水消耗的可行性分析

轉(zhuǎn)爐熱平衡［1］可以制定轉(zhuǎn)爐冶煉工藝很多重要參數(shù)，因此提高廢鋼比降低鐵耗也必須建立在轉(zhuǎn)爐熱平衡的基礎(chǔ)上，依據(jù)鐵水條件和工藝條件，科學(xué)地制定對策。轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的溫度取決于爐料的熱收入和熱支出狀況，由此可知，提高鐵水物理熱和化學(xué)熱，減少鋼液、爐渣等的熱量支出，是提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比降低鐵耗的重要途徑。熱平衡計算見表2，用剩余熱量可加熱廢鋼量為25.8 kg，廢鋼比可達到20.5%。而在未實施提高廢鋼比降低鐵耗控制工藝之前，廢鋼比為17.2%。從而可知，實施提高廢鋼比降低鐵水消耗冶煉工藝是完全可行的。

表2 熱平衡表

3 降低鐵水消耗的措施

3.1 提高入轉(zhuǎn)爐鐵水溫度

為了減少鐵水運輸過程中的能量損失，提高入爐鐵水溫度，馬鋼公司改造了鐵水運輸路線，優(yōu)化了鐵水調(diào)配組織生產(chǎn)模型，改善了由于鐵水運輸線路長和鐵水生產(chǎn)調(diào)配不合理帶來的鐵水溫降。這一措施的實施使得入爐鐵水平均溫度從1330℃提高到1360℃。鐵水入爐溫度對應(yīng)鐵水物理熱，鐵水溫度越高，鐵水中所含的物理熱就越高，能熔化的廢鋼量也越多，為提高入爐廢鋼比［2］降低鐵耗提供了有利條件。

3.2 轉(zhuǎn)爐少渣冶煉

轉(zhuǎn)爐少渣冶煉可以顯著降低鐵損，減少渣量排放。其次，少渣冶煉可以降低造渣料帶走的熱損失。由表3可知，爐渣的冷卻效應(yīng)為廢鋼的1.58倍，減少100 kg爐渣可提高廢鋼加入量158 kg。

表3 廢鋼和轉(zhuǎn)爐爐渣平均比熱容/［kJ/（kg·℃）］

實行精料方針，是轉(zhuǎn)爐實現(xiàn)少渣冶煉有效的途徑。為此在整個冶煉過程使用新石灰窯高活性石灰，用氧化鎂含量高的鎂球替輕燒白云石和生白云石，同時減少礦石和氧化鐵皮壓球的使用，以達到少渣冶煉，降低爐內(nèi)熱量損失的目的。

通過實施少渣冶煉以及轉(zhuǎn)爐終點爐渣堿度的合理控制，石灰用量減少了5.2 kg/t，造渣料消耗降低了15.7 kg/t。少渣冶煉和正常冶煉石灰和造渣料消耗對比見表4。

表4 少渣冶煉與正常冶煉效果對比

3.3 加鐵塊補償溫度

對于低硅、低溫鐵水熱量明顯不足的問題，需要加體提溫劑［3］補充熱量，可采取加焦炭、硅鐵、生鐵塊等來補充熱量。加焦炭提溫成本低，但是需要額外占用高位料倉，并且吹煉過程前期容易噴濺，中后期容易返干，吹煉過程平穩(wěn)性不足，其次焦炭會使鋼水增硫，增加鐵水預(yù)處理脫硫和鋼液脫硫的負擔。加硅鐵提溫需要將硅鐵從合金庫稱量好后加到廢鋼斗中隨廢鋼一起加入，影響生產(chǎn)節(jié)奏。而用鐵塊提溫，鐵塊可以在廢鋼跨進行稱重并隨廢鋼一起入爐，加入量可以精確控制，加入方便，不占用額外時間且吹煉過程易控。煉鋼用生鐵塊的成分見表5。

表5 煉鋼用生鐵成分/%

煉鋼生鐵的冷卻效應(yīng)為廢鋼的0.7，用冷卻效應(yīng)低的生鐵塊替代等量廢鋼，降低鐵水比的同時，還可以提高爐內(nèi)化學(xué)熱。1t鐵塊在替代等量廢鋼的同時，可加熱的廢鋼量為400 Kg或提高爐內(nèi)溫度8℃-12℃。依據(jù)鐵水化學(xué)熱和物理熱以及成本考慮，對于低硅、低溫鐵水使用鐵塊1-2（t/爐）進行熱補償。

3.4 降低出鋼溫度

降低出鋼溫度可以多吃廢鋼來平衡爐內(nèi)富余熱量，為降低轉(zhuǎn)爐降低鐵水消耗創(chuàng)造有利條件。降低出鋼溫度是一個系統(tǒng)工程，為此采取了一下措施：

轉(zhuǎn)爐煉鋼工序通過提高一次倒爐率，冶煉周期從32 min縮短到28 min，一次倒爐率從35%提高到64%。充分發(fā)揮了轉(zhuǎn)爐能力，減少轉(zhuǎn)爐停等時間，提高生產(chǎn)效率，進一步優(yōu)化爐、機匹配能力。

對于吹氬站直上連鑄的常煉鋼種，采取鋼水不微調(diào)工藝，轉(zhuǎn)爐出鋼進行成品成分精準控制，減少鋼水在吹氬站的處理時間4 min-8min，減少鋼液微調(diào)時的吹氬溫降。

進行鋼包準備系統(tǒng)優(yōu)化，通過鋼包加蓋，加強鋼包在線烘烤，提高鋼包周轉(zhuǎn)率和紅包使用率。

高生產(chǎn)組織水平，減少鋼水待澆時間。通過縮減和穩(wěn)定各工序作業(yè)時間，加強調(diào)度協(xié)調(diào)，減少鋼液待澆時間，平均待澆時間由8 min-14 min降到5 min-9 min，減少鋼液待澆溫降。

3.5 優(yōu)化供氧制度

隨著入爐廢鋼量的增加，轉(zhuǎn)爐熔池升溫表現(xiàn)出前期升溫慢的特點，不利于前期化渣，容易造成前期低溫噴濺現(xiàn)象。低鐵鋼比條件下，轉(zhuǎn)爐冶煉過程槍位、供氧流量以及加料操作示意圖，如圖1所示。

圖1 搶位、氧氣流量控制與供氧時間關(guān)系示意圖

整個吹煉過程搶位控制為“低-高-低”。前期低搶位大氧壓操作，促使熔池快速升溫，頭批料加入量為爐料總的加入量的2/3，頭批料延遲1 min左右加入，或在供氧量為20%左右加入。硅錳反應(yīng)期結(jié)束后適當提高搶位，增加渣中氧化鐵含量，使爐渣適度泡沫化，提高氧氣利用率并促進CO二次燃燒放熱，增加爐內(nèi)熱量。如果是加鐵塊吹煉，吹煉中后期鐵塊溶化，熔池反應(yīng)劇烈，升溫快，中后期要及時抬槍防止返干，同時要防止高搶位吹煉時間過長產(chǎn)生的噴濺。

3.6 優(yōu)化濺渣護爐工藝

馬鋼70噸轉(zhuǎn)爐采用留渣法操作，高堿度且具有一定氧化鐵的留渣帶入一定物理熱，可以促進冶煉前期快速成渣，減少石灰用量。轉(zhuǎn)爐合適留渣量的經(jīng)驗公式：

Q為轉(zhuǎn)爐合適留渣量，W為轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t。由上式計算70 t合適的留渣量為3.58 t。渣量過大時及時調(diào)整倒渣角度，或出完鋼翻出一部分熔渣再進行濺渣護爐操作，保證留渣量不大于3.5 t。同時對轉(zhuǎn)爐終渣進行改質(zhì)，以提高爐渣熔點，同時減少濺渣孕育時間，增長有效濺渣時間，縮短總的濺渣時間，提高濺渣護爐效果。同時保持空爐爐溫及爐襯的蓄熱能力，改善轉(zhuǎn)爐熱工況。

4 實施效果

提高廢鋼比降低鐵水消耗是一個系統(tǒng)工程，通過上述措施的實施，取得了顯著效果，主要體現(xiàn)在以下方面。

實行精料方針，石灰消耗降低了5.2 kg/t，入爐熔劑消耗降低了15.7 kg/t。入爐熔劑的降低不僅降低了爐渣的物理熱，同時減少鐵損，有利于降低鋼鐵料消耗。

轉(zhuǎn)爐終點控制方面，常煉鋼種的出鋼溫度為1635℃-1660℃，出鋼溫度平均降低了15℃，表明低鐵水消耗冶煉的轉(zhuǎn)爐熱平衡合理，熱能利用率得到明顯提高。

爐型合格率從79%提高到84%，補爐耐火材料的消耗降低了0.20 kg/t。

轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟指標方面，鐵鋼比從0.905降到0.875，廢鋼比從17.2%提高到20.3%，鐵水消耗從869 kg/t降到834 kg/t，降低了35 kg/t，鐵水消耗降低明顯。

5 結(jié)語

提高廢鋼比降低鐵水消耗是降低噸鋼能耗，解決煉鋼產(chǎn)能大于煉鐵產(chǎn)能的有效途徑。低鐵水消耗應(yīng)建立在轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡的基礎(chǔ)之上，并結(jié)合工藝條件合理控制才具有意義。

提高入爐鐵水溫度，實行少渣冶煉，降低出鋼溫度，利用鐵塊進行溫度補償，優(yōu)化供氧制度與濺渣護爐工藝，能夠提高轉(zhuǎn)爐熱能利用率并解決爐內(nèi)熱量欠缺問題，達到提高廢鋼比降低鐵水消耗的目的。