宣钢低铁水消耗炼钢技术的应用分析

1、宣钢低铁水消耗炼钢技术的应用分析刘永军（河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂，河北 宣化075100）摘 要 本文介绍了宣钢炼钢厂通过实施温度补偿技术、推广凝渣补炉技术、模拟副枪操作提高终点命中率控制水平以及通过控制活度氧值实现对铸坯质量缺陷的有效控制，对宣钢实施低铁水消耗炼钢技术的应用进行了理论分析和实践检验。关键词 炼钢 铁水消耗 分析一、概述百吨炉区初建于2002年5月，经过几年的升级改造，目前的主要生产工艺装备情况如下表。表1 百吨转炉工艺装备主要参数序号参数名称单位110t转炉120t 转炉1转炉装入量t1101502炉壳全高mm802090603炉壳外径mm563665304高宽比1.423

2、1.3875炉膛全高mm684079216炉膛内径mm400048587熔池深度mm132614188新炉内容积m3831269炉 容 比m3/t0.830.95110炉底透气元件套48表2 百吨炉区连铸机工艺装备参数序号参数名称单位4#、5#机（上重矿）6#机（中冶连铸）1铸机半径mR8R92流间距×流数mm1200×81200×123铸坯断面mm×mm150×150、165×225150×150、200×2854铸机年产量万吨1502005中包个数个126设计中包寿命包30307钢水容量吨26308结晶器长度m

3、m900(电搅)900(电搅)9其它装置塞棒自动控制塞棒自动控制二、 经济热铁水消耗的确定2.1经济热铁水消耗的确定原则转炉炉内热平衡是确定经济热铁水消耗的基本原则，否则，若热铁水消耗不合理，铁水中非铁元素氧化放热不足以提高钢水温度到终点要求温度时，铁元素随即氧化放热，既增加铁损，又因炉渣氧化性强影响终点钢水质量。2.2经济热铁水消耗的确定根据炼钢厂的生产条件，通过热平衡计算，得出如下热平衡表3。表3 热 平 衡 表热收入项热支出项项目热量百分比%项目热量百分比%铁水的物理热295162.15558.138钢水带出的物理热31378561.806元素氧化及成渣热121529.13541.862

4、钢渣带出的物理热5734411.295炉气带出的物理热472719.31各种散热209204.121冷却剂耗热68371.2913.467总热量收入507691.29100总热量支出507691.29100再根据废钢、生铁的冷却效应，得出全废钢、全生铁做冷却剂情况下的经济热铁水消耗表4。表4 经济热铁水消耗项 目总装入量，吨平均炉产量，吨热铁水量，吨/炉热铁水消耗kg/t全废钢做冷却剂115103.596.26930全生铁做冷却剂115103.590.05870三、炼钢厂实际热铁水消耗控制情况2006年以来，因钢材价格的节节攀高，公司生产经营也随之发生转变，其中，热铁水消耗的控制也是如此，具体

5、见表5。表5 热铁水消耗实际执行情况(kg/t)项目上半年下半年全年2006年909.575915.685912.6302007年889.983889.406（710月）889.970从表5可见：2007年上半年较2006年下半年热铁水消耗降低了25.702kg/t；2007年下半年较上半年热铁水消耗降低了0.577kg/t。不管是2006年或是2007年，平均热铁水消耗均在采用全生铁与全废钢做冷却剂的经济热平衡范围内，也就是说，炼钢厂通过合理调整冷料搭配，辅以其他相关措施，综合考虑金属料价差，基本可以实现转炉炉内热量平衡。四、降低热铁水消耗的措施方向及面临的问题4.1 降低热铁水消耗的措施方

6、向 从炉内升温计算公式可以看出，炉内升温与热量收入总量及热量支出项（钢水热、炉渣成渣热、炉衬吸热、炉气等热损失）有关。t=t-升温值，Q-热量收入，Kjm-金属、炉渣、炉衬的质量，kgC-金属、炉渣、炉衬的质量热容，KJ/kg.在转炉炼钢中，钢水升温所吸收的热被视为有效热，该部分热占总支出热的比例称为热效率：总热效率= ×100% Q有效-有效热，kJQ-总热量支出kJ因此要想节铁增钢，一方面必须提高转炉的热收入，另一方面还要努力降低过程热量损失，从而提高炉内有效热。4.2 降低热铁水消耗面临的问题生铁块代替废钢入炉，造成入炉料中生铁数量明显增加，延长了吹炼时间，增加了入炉原料的化学

7、烧损；生铁块的化学烧损比废钢多5%-7%，需要增大造渣量，导致转炉喷溅严重，引起渣道事故频繁发生。 由于外购生铁块在成份上难以保证，造成个别炉次转炉一倒模拟副枪操作时磷、硫居高不下，多次补吹导致转炉炉衬侵蚀严重，炉况波动可能造成穿炉等重大工艺事故。（转炉一倒模拟副枪操作是目前未装备转炉副枪设备，为实现转炉冶炼终点碳温协调而在冶炼进行过程中多倒一次炉的冶炼操作模式。） 生铁块在炉内熔化困难,在快节奏的条件下，不能全部熔化，经常造成转炉一倒时低温或生铁块粘附前大面，因低温造成倒钢事故以及出钢时返碳严重导致成品碳出格炉次明显增多。 生铁块代替废钢入炉，造成冶炼终点钢水成分、温度不均匀；钢水氧化性较强

8、，直接影响终点钢水质量、给品种钢冶炼带来很大困难。五、 降低热铁水消耗的措施降低热铁水消耗是以不牺牲钢质和恶化炉况为前提，因此，降低热铁水消耗一方面在努力提高转炉综合热效率的同时，还必须抓好转炉过程及脱氧合金化控制，抓好转炉的使用与维护。5.1实施温度补偿技术降低热装铁水消耗，增加炉内物理及化学热收入 生铁与废钢对炉内热量的影响因生铁的冷却效应小于废钢，碳含量远高于废钢，故生铁熔化吸收的物理热小于废钢，而碳氧化释放出的化学热远高于废钢。表6 生铁与废钢对热量的不同影响项目生铁废钢相同条件下生铁比废钢冷却效应0.71.0熔化吸收热量少30%C含量，%3.50.50反应释放出热量多7倍对装入制度中

9、冷料的搭配结构进行优化调整，采用部分生铁块代替部分废钢，以其化学热来补偿冶炼过程炉内的热量损失，为炉内热量的进一步提高起到了重要作用。5.1.2为提高生铁块入炉比例，确保过程热量充足，采取了如下措施：.1 吹炼过程使用发热剂，吹炼前通过往废钢斗内加碳化硅或者在混铁炉出铁过程中加入碳化硅，来稳定温度的升高过程，提高一倒温度，减少钢水的吹损。实践证明，吨钢每加入0.5公斤碳化硅，可以提高一倒温度4，减少钢水吹损0.7kg/t钢。表7 铁水发热剂效果对比类别出混铁炉铁水温度，加入量，kg/炉等待时间，分入转炉铁水温度，温降，使用炉次50未使用炉次0 为提高铁水物理热，将混铁炉煤气量由原来的400m3

10、/h提高到800 m3/h，进一步提高铁水物理热。并采用一炼铁水、白庙铁水倒入大罐入混铁炉的方法使出混铁炉铁水温度增加了20-30，铁水温度由1250增大到1270。.3做好停炉时炉衬保温工作，利用煤氧枪开火保温，减少炉衬温降。5.2严把铁水、生铁块入厂质量关，降低入炉总辅料消耗，减少炉内热损失。随时掌握进厂铁水的质量情况，包括铁水温度，成份、带渣量。要求炼钢车间工长要及时向厂调询问铁水分析，根据分析来指导生产，在出现分析与实际相差较大时，当班生产调度要以最快的速度通知公司总调，来协调公司技监中心（监查站），炼铁厂的专业人员到混铁炉现场取样核实。对不合格的铁水根据混铁炉存铁情况进行让步接受，确

11、保出混铁炉铁水成份合格。针对生铁块供货厂家多，质量不稳定，硫含量高，及时规定了两炉区接受外购生铁块入厂的规定。要求两炉区在接受外购生铁块时以本厂原料车间的分析单为据，对不符规定的生铁块拒收，同时通知原料车间进行退库或混合处理（混合处理时炼钢车间要派专人监督）。另外，厂派专人到原料处生铁库跟踪生铁块的入库检验，及时将其质量信息反馈到厂，厂内配合技监中心，派专人对进厂生铁块成分进行联合抽查，稳定了正常生产节奏。5.3留渣双渣法过程控制，改善熔池反应动力学条件。结合外采生铁块磷、硫高，而且熔点低、熔化速度慢的特点，在进行完凝渣补炉后的过程冶炼控制选择双渣法。根据冶炼钢种的不同，选择C在0.30-0.

12、50%范围内进行一倒模拟副枪操作，通过多增加一次倒炉过程，改善冶炼过程熔池反应的动力学条件；同时，选择C在0.30-0.50%范围内进行一倒模拟副枪操作，也有利于确保终点碳、终点温度、终点磷三者之间的协调，优化转炉冶炼的终点控制水平。5.4 提高冶炼过程操作水平，减少后吹次数为减缓节铁对钢水终点质量的冲击，开展了进一步提升操作水平。主要是提高过程温度和成分的命中率，缓解后吹次数增加造成的钢水过氧化。2006 7 8 9 10 11 12 2007 2 3 4 5 6 7 8 图3 二倒出钢率自2006年下半年以来，转炉的“二倒出钢率”不断提高，特别在2007年的3-5月上升到了92%左右，操作

13、水平的进一步提高，提高了冶炼过程石灰的利用率，减少了金属喷溅现象，克服了因自身操作不足对降低热装铁水消耗的影响。5.5 调整脱氧合金化工艺，保证钢水脱氧良好尽管通过实施温度补偿技术，增加炉内物理及化学热收入，使钢水终点质量基本受控，但在入厂铁水温度、成分等因素波动时，也难免要造成钢水终点过氧化，为此在钢水终点的脱氧合金化工艺上进行了调整优化，主要：5.5.1 在保证车间的成本不受影响的前提下，适当增加钢水终点脱氧合金化成本，加大钢水钢包预脱氧力度，保证钢水脱氧良好。图4 低碳低硅钢出站O含量从对低碳低硅钢抽样定氧监控数据看，出站的O含量基本受控，且有逐渐降低的趋势。5.5.2 为保证钢水的可浇

14、性，在品种钢上全面推行“顶渣改质”工艺。冶炼终点出钢完毕后在钢包表面加入200-300kg/炉的预融精炼渣，以吸附钢水表面渣中的MnO+FeO。5.5.3 在08D1、H08A、SAE1006、XY08Z等低碳低硅钢种上全面推行“出站定氧”的操作模式，通过吹氩一定时间后测出站活度氧值来进一步确认钢水是否脱氧良好，以防止因脱氧不良造成的钢坯皮下气泡缺陷的产生。5.6溅完渣后，实施凝渣补炉。溅渣护炉过程将炉渣溅干，进行前后摇炉挂渣，留渣1/3至1/2铺平到前大面，然后加入废钢。通过在溅渣结束后的高温炉渣中加入大量的生铁块，使得高温炉渣在加入生铁块时快速降温，以利于高熔点物质析出粘附在炉衬上。通过挂

15、渣、凝渣护炉达到快速维护炉衬的目的。在该操作法实施以前，由于6号连铸机干式料中包的投入使用，使连铸机中包寿命大幅提高，一旦转炉补炉，就不能满足连铸机连续生产需要；当120吨转炉炉役补炉开始后，一次投入补炉料3至4吨，也无法坚持24小时，且出钢后，炉体温度高，生产节奏快，基本投补不到位，给转炉炉衬维护带来巨大困难；由于120吨炉区连铸机工艺装备有别于110吨炉区，使转炉出钢温度高出110吨炉区20，120吨转炉炉况差成为炼钢厂安全生产的最大隐患。120吨转炉成功实施凝渣补炉较以往减少了补炉时间，加快了冶炼节奏，满足了6号连铸机高拉速、高中包寿命的高效化生产组织模式。自2007年1月27日第一次实

16、施凝渣补炉以来，120吨转炉前大面能够保持长期有料不会露砖，有效地维护了炉衬；保证了连铸机中包正常连浇，不需要停机补炉，而且凝渣补炉不象投料补炉时浓烟滚滚，有利于环保。同时，该操作法节约了补炉时间，加快了冶炼节奏，增加了钢产量，使120吨炉区每日生产能够平稳地保证38炉以上。5.7抓好生产节奏，建立新的生产组织模式，提高作业率。 为了保证炉机合理匹配，建立新的生产组织模式，厂修订了两个炉区钢水罐的管理制度。.1个炉区钢水包周转：三台连铸机生产以9用1备周转模式组织。两台连铸机生产以6用1备周转模式组织。一台连铸机生产以3用1备周转模式组织。稳定了生产节奏。.2在吹炼5分钟内座好钢水罐，炼钢车间

17、及时进行在线烘烤。要求座好的钢水罐在线烘烤大于1小时不能出钢的，必须重新更换下水口。保证了红包出钢。.3异议大罐是否使用由厂调决定，炉长必须将使用异议大罐后可能造成的后果报告厂调，并由工艺监督工做好记录，作为考核依据。减少了生产过程的非计划性。.4要求厂调，在生产事故发生后的30分钟内，组织将钢水罐内的事故钢水处理完，防止冻包。为了降事故，保节奏，严格执行对生产事故的考核办法和影响生产1分钟制度。对影响生产1分钟的考核由2006年的5元/分钟，调整为2007年的10元/分钟。提高了各岗位操作工的生产责任心。在强化生产组织管理方面，一方面要平衡好两个炉区的用氧:做大错位补炉(两个炉区补炉时间错开

18、)、随机补炉（连铸机中包到时安排炉前补炉）、随氧补炉（氧气压力低时）使现有的氧气得到充分利用；另一方面要平衡好两个炉区的铁水使用，做到生产计划周密，信息反馈及时，合理安排炉机的生产及检修，保证炼铁厂西区铁水、白庙铁水全部汽运到厂，炼铁厂东区铁水按时入混铁炉，减少入混铁炉撒铁，粘铁，全年未发生因等铁造成非计划停浇。六、经济效益分析报告1、运行投资：增温剂碳化硅0.5kg/t 0.5÷1000×535万吨×1500元/吨=401.25万元535全年产钢量（万吨）；1500-碳化硅单价（元/吨）。投资合计： 401.25万元2、增产效益：2006年1-10月份铁水消耗指标：912.630 kg/t，2007年1-10月份铁水消耗指标889.970kg/t。铁水消耗降低22.66kg/t，增加产量22.66×44.6×104/889.97×12=13.627万吨/年吨钢利润按100元计算，降低热装铁水消耗全年增加利润13.627万吨/年×100元/吨=1362.7