影响转炉炼钢钢铁料消耗的主要因素及控制措施

影响转炉炼钢钢铁料消耗的主要因素及控制措施

杨文学,薛小永,李小军

陕西龙门钢铁有限责任公司， 陕西 渭南 715405

摘 要：本文对炼钢生产过程中影响钢铁料的各种因素进行了分析研究，并提出了一些降低钢铁料消耗的措施。

关键词：转炉炼钢；钢铁料消耗；措施

引言

近几年中央提出“以生态优先，绿色发展为导向的高质量发展”思想，对一些落后高能耗的产能进行升级或者淘汰。转炉炼钢环保等基础设施投资加大，加之原料成本波动大，效益利润空间压缩，降低生产成本成了目前面临的主要问题，而转炉炼钢钢铁料消耗占成本85%以上，所以降低转炉钢铁料消耗就成了各企业重点攻关的主要指标。陕西钢铁集团龙门钢铁有限责任公司炼钢厂近几年通过探索最佳装入模式，优化渣料结构及工艺技术改进等措施，钢铁料消耗已进入全国先进行列。

1 影响转炉炼钢钢铁料消耗的主要因素

1.1 转炉钢铁料损耗概述

转炉炼钢生产过程，由于氧化吹炼化学吹损、喷溅损失、切割、容器的倒运等，钢铁料（钢水、铸坯）均要受到不同程度的损耗，部分企业由于钢种、原料、工艺装备等条件所限，损耗率有较大出入。

1.2转炉钢铁料损耗分析

吹损是影响转炉炼钢钢铁料消耗的主要因素。

吹损=（装入量－出钢量）∕装入量 ×100%  

吹损主要部分是化学损失，其次是烟尘损失、炉渣铁损和喷溅损失。

（1）化学损失

转炉将铁水和废钢冶炼成钢水是一个氧化过程，如何尽可能减少氧化损失是减少转炉冶炼铁损的关键。但在氧化损失中，一类为必要损失，只能适当减少，而无法避免，如转炉冶炼需利用氧化钢铁料中的碳、硅、锰等元素以获得化学热来满足生产工艺需要，这部分铁损失可称为必要损失。主要是碳含量要从4.8%左右脱到0.08%左右，仅碳就损失4%左右，其余硅、锰、磷氧化吹损，这部分消耗一般在5%左右；另一类氧化损失是可以努力避免或减少的，如转炉冶炼过程中的过氧化现象，这也是转炉冶炼一直在追求的目标。

（2）烟尘损失。吹炼过程中氧枪中心区铁被氧化，生成烟尘排出而损失，一般占装入量0.8%。回收的污泥做成污泥球加入炉内进行二次利用。

（3）炉渣中铁珠损失。炉渣中一部分金属液滴悬浮于炉渣中，倒渣时倒出造成铁损。一般占装入量的0.4-6.0%。顶底复吹转炉化渣良好时低些，顶吹转炉化渣差渣中带走金属多偏高。

（4）喷溅损失。转炉冶炼中，若操作不当会产生喷溅，一部分金属随炉渣一起喷出造成金属损失。一般占装入量0.5-2%。产生大喷会更高。

1.3 铁水带渣量影响

铁水渣大易喷溅，且脱硫负荷加大，会直接影响钢铁料消耗。

1.4 连铸损耗

连铸的铁损包括氧化铁皮、切割损失、切头切尾、中包注余、大包注余、漏钢、废品、清理损失等。通过多年来对连铸机的不断改造和完善，连铸钢水损失率普遍控制在3%以下，影响连铸机铁损的主要因素，已由最初的漏钢、废品等因素变为中包注余、切头切尾、切割损失等因素，其损失量约占连铸工序铁损量的80%。

1.5 复吹技术、合理的装入制度。合理的操作工艺以减少喷溅铁损的发生；采用有效的挡渣器、减少下渣量和采用RH轻处理均可有效减少合金料的损失；及时对炉体的修补以保证炉内钢水的出尽等。

2 降低转炉炼钢钢铁消耗的措施

根据以往经验，炼钢钢铁料损耗有约5%发生在原料工序，约83%发生在转炉工序，约12%发生在连铸工序。根据以上对铁损的分析，确定降低转炉钢铁料消耗的措施。

2.1 原料工序

（1）主原料

a.采用铁水预处理技术，控制铁水中的[C]、[Si]、[S]、[P]成分；控制铁水带渣量、洒铁所造成的铁损及铁水倒罐带来的铁损。目前大高炉成分相当好，不用预处理就能满足冶炼要求。

b.废钢清洁、干燥并有合适外形尺寸和单重，轻、重型废钢要合理搭配，减少杂质较大的废钢配比。

c.采用“一罐制”，减少铁水物理热损失，保障造渣加入一定量的烧结尾矿、自产钢渣粉和污泥球等含铁渣料。

（2）副原料

a.采用活性石灰，改善石灰质量，提高石灰有效利用率，以减少炉渣量。

表1：石灰改善前后质量对比

b.高镁灰、白云石等辅料的加入要合理控制，根据阶段炉况进行调整，尽可能减少加入量，有利于转炉渣量的减少，以降低铁损。

2.2 转炉工序 

（1）确定合理的炉容比。

控制转炉超装，保持合适炉容比，2009年我厂50吨转炉炉容比0.75㎡／t,2011年扩容改造后炉容比0.85㎡／t，操作喷溅明显下降。新区120吨转炉炉容比大（0.90㎡／t以上），消耗比老区低10-15kg/t。

（2）采用合理的供氧制度采用合理氧枪喷头、供氧强度和合理枪位（各单位原料不同，所以同类型炉子枪头参数不尽相同）。

（3）优化入炉铁水废钢配比。废钢好坏搭配在追求低消耗同时，追求效益最大化。2022年元月废钢比15%，使得转炉热量更加富裕，渣料调整余地较大，含铁原料（污泥球、烧结矿和钢渣粉）吨钢加入大于60kg，钢铁料消耗做到1037kg/t，达到全国先进水平。

（4）优化操作，减少喷溅，减少拉后吹，争取冶炼过程多加部分含铁渣料降低损耗。

采用高拉补吹拉碳，提高终点碳，降低渣中（Feo）含量。废钢比优化后，热量富裕，渣料加入调节空间增大，转炉碳温协调比率明显提高，出钢碳也有了明显提高，减少了因为拉后吹造成金属料损耗，合金吸收率也明显提高。

表2：工艺优化前后对比

（5）规范转炉工艺操作管理，化好渣减少喷溅和返干。

1 每班接班前三炉对炉底和枪位进行测量，做到枪位心中有数，减少因枪位不合适造成喷溅返干。

2 每班及时了解铁水成分和温度，确定合理枪位和渣料模式，将前期泡沫渣高峰前移，脱碳高峰适当后移，防止化渣与脱碳高峰相遇造成金属喷溅（控制前期升温过快或过慢是关键）。

3 充分利用烧结返矿。烧结返矿颗粒均匀，干燥，洁净，硫含量低，过程小批量（批量一般≤200公斤）加入，加入时分布均匀，不易引起炉膛温度急剧变化引起喷溅。

4 降低出钢温度是降低钢铁料消耗的又一个重要措施。

5 根据不同铁水温度和成分炼钢厂制定操作思路，规范操作，新区转炉操作提高了终点命中率，减少了点吹炉次，提高了转炉出钢碳，降低了渣子TFe含量，从而降低了钢铁料消耗。采用顶底复吹技术，提高碳氧平衡，以减少钢中氧含量，并使熔池搅拌更充分、平稳，减少喷溅，提高冶炼效率和金属收得率。

3其他措施

（1）转炉控制好炉底，稳定操作。残渣护炉技术实施以来，大多转炉炼钢都存在炉底上涨现象，一旦炉底上涨，会造成喷溅严重，操作被动，严重影响消耗。控制好出钢口和小面熔池，防止钢出不净造成浪费。高摇炉水平，防止摇炉撒钢、撒铁倒钢现象。

（2）连铸工序提高连浇炉数，减少切头切尾，选用窄缝切割枪，减少切缝铁损。大包设置下渣检测，减少铸余。设置必要的技术装备，如结晶器液面控制漏钢预报、电磁搅拌、动态轻压下、二冷水自动控制等，优化连铸工艺，提高铸坯合格率，减少废品损失。

4结语

（1）降低转炉钢铁料消耗，有利于企业降低成本，减少废弃物产生量，并减轻对环境的压力，发展循环经济。

（2）转炉钢铁料消耗涉及多个工序和部门，是一个综合性指标，要降低转炉钢铁料消耗需进行综合管理，并根据测算指标落实具体措施后才能达到预定目标。

（3）采用合理的铁水预处理措施、提高转炉冶炼和控制水平、减少转炉过氧化和渣量、实现连铸的多炉连浇是目前转炉炼钢减少钢铁料消耗的主要方向。

（4）增设必要的控制和检测设备降低设备故障率，通过学习和培训加强职工职业素质和技术水平，减少人为铁损的发生。

（5）加强自产废钢的回收，尽最大可能回收废钢，对炉下和进入渣场的钢渣进行磁选，回收钢粒与废钢入炉，提高炼钢废金属回收率。