低铁钢比工艺条件下降低转炉钢铁料消耗应用实践

低铁钢比工艺条件下降低转炉钢铁料消耗应用实践

周亚辉

马鞍山钢铁股份有限公司  安徽省马鞍山市  243000

摘要：钢铁料消耗是钢铁企业重要的经济技术指标，不仅反映了企业的管理水平，同时体现了企业的工艺水平。本文分析了在低铁钢比条件下，不同工序环节影响马钢四钢轧300t转炉钢铁料消耗降低的因素。针对各影响因素，通过优化生产工艺，加强过程管理，钢铁料消耗由1107.8kg/t降低至1099.3kg/t。

关键词：转炉；低铁钢比；钢铁料消耗；低铁耗；

钢铁料消耗是炼钢厂一个很重要的经济技术指标，其占炼钢成产成本的80%~85%，尤其是近年来，在国家“双碳政策”的要求下以及国内废钢资源日渐增多，国际铁矿石价格上涨的共同影响下，为降低生产成本，各钢铁企业均在探索低铁钢比生产工艺。随着转炉铁钢比降低，炉内热量不足，容易造成转炉钢水过氧化，导致转炉钢铁料消耗上升，因此在低铁钢比工艺条件下开展降低钢铁料消耗对钢铁企业降本增效具有重要意义。

1、影响钢铁料消耗因素

2021年马钢四钢轧总厂钢铁料消耗平均水平为1107.8kg/t，这一指标与国内先进企业相比仍有很大差距，为探索在低铁钢比条件下降低钢铁料消耗措施，马钢四钢轧总厂结合实际生产情况对不同工序的钢铁料消耗影响因素进行了分析。

1.1 铁水预处理工序对钢铁料消耗影响

铁水预处理工序产生的金属损失会对钢铁料消耗产生影响，主要体现为倒罐出铁过程的铁水损失、铁水脱硫过程搅拌头转动造成的金属损失以及铁水扒渣过程造成的铁水扒损，其中铁水扒损是此工序影响钢铁料消耗指标的最大因素。铁水扒损主要受钢种的品种结构影响，当过RH精炼炉的钢种占比增加时，铁水进行脱硫处理的量增加，进而导致铁水扒渣比例上升，铁水扒损也随之增加。

1.2转炉工序对钢铁料消耗影响

转炉工序影响钢铁料消耗因素较多，主要有以下几个因素：1）转炉渣量。转炉冶炼过程中会有部分铁进入到转炉渣中，目前四钢轧转炉终渣全铁在16%左右，渣量增大会导致进入到转炉渣中的铁增加，因此会造成钢铁料消耗上升。2）转炉终渣全铁。终渣全铁是渣中铁元素的占比，因此当转炉渣量一定时，终渣全铁上升会造成钢铁料消耗上升。3）转炉喷溅率。当转炉喷溅时，造成炉内钢水损失，钢水成坯量下降。

1.3连铸工序对钢铁料消耗影响

因钢铁料消耗计算分母采用的是合格铸坯量，因此，连铸工序对钢铁料消耗影响主要有两方面。第一是钢水成坯率，即钢水浇注为铸坯的比例，钢水成坯率降低会导致钢铁料消耗上升；第二是铸坯合格率，即浇铸出的铸坯为合格铸坯的比例，此部分的损耗主要包括了氧化铁皮、切割损失、漏钢以及在清理工作中所出现的各种损失问题。铸坯合格率降低同样会导致钢铁料消耗上升。

1.4废钢质量对钢铁料消耗的影响

钢铁料消耗分子项中废钢采取实物数据，不对带杂量进行扣渣，因此废钢的金属收得率对钢铁料消耗影响较大，在废钢料型不变的情况下，带杂量大会导致钢铁料消耗上升。

1.5低铁钢比工艺对钢铁料消耗的影响

低铁钢比生产是目前国内钢铁企业实现增产增效的有效途径，经过现场生产验证，转炉在低铁钢比组产条件下，钢铁料消耗会随着铁钢比降低而升高[9]。主要原因为：1）低铁钢比时，因为转炉装入量固定，铁水和废钢的装入比例发生变化，受铁水和废钢金属收得率不一致，会对钢铁料消耗产生影响。2）因铁钢比降低时转炉内热量不足，转炉钢水过氧化，钢水终点氧上升，终渣全铁升高，转炉金属吹损增加。

2、降低钢铁料消耗措施

2.1 优化铁水工艺，降低铁水扒损

对2022年各月铁水扒损与钢铁料消耗之间的对应关系进行分析，发现铁水扒损与钢铁料消耗呈明显的正相关，即铁水扒损增加会导致钢铁料消耗上升。

铁水扒渣标准是根据钢种成分要求制定，根据四钢轧总厂设备工艺与钢种特点，将钢种细分为RH深处理、RH浅处理、直上钢种以及过LF炉工艺钢种四大类，针对不同类别钢种特点分别制定铁水脱硫和扒渣标准。对2021年和2022年铁水扒损数据进行统计分析发现对扒渣标准进行优化后，铁水扒损由2.51%降低至2.37%。

2.2优化转炉吹炼工艺，探究低铁耗冶炼技术

实践发现，约90%的总氧量由顶吹氧枪供给的顶底复合吹炼转炉中，把熔池的搅拌强度规定为顶吹的吹炼条件，如果增大底吹气体流量，在实际应用中通过进一步选择最佳的底吹气体流量，变更顶吹条件，可以大幅度地降低渣中（T.Fe）。

马钢通过实施高强度复合吹炼，提高枪位，有效控制了炉渣氧化性。在冶炼前中后期过程中底吹采用“低强度-中强度-强底吹”的模式，在全炉役冶炼过程中，平均转炉终渣全铁由17.4%降低至16.7%，在保持装入制度相同的情况下，出钢量炉役平均多出1.4t/炉。

2.3采取“少渣留渣”冶炼工艺

转炉出钢结束后倒掉一部分炉渣，通过加料溅渣调节炉渣的氧化性，溅完渣后直接加废钢、兑铁水。采用留渣操作一方面可以利用留渣的碱度使吹炼前期尽快形成具有一定碱度的炉渣，对前期去S、P非常有利；另一方面由于初期渣中的MnO特别是FeO的存在，使石灰的溶解速度加快还减少了石灰等造渣剂的用量，减少了化渣时需要的热量，另外，留渣也带入了大量的物理热，使吹炼初期迅速升温，也有利于石灰的溶解促进成渣, 提高了转炉的热效率，有利于提高废钢加入量降低铁钢比。

四钢轧300吨转炉采用“少渣留渣”操作，通过“先翻后溅”的生产模式，将上一炉的终渣留10-20吨至下炉使用。由于终点炉渣碱度高，并且有一定的全铁含量，有利于下一炉初期渣的形成，可以有效降低终点磷含量，降低石灰消耗；对于剩钢水炉次采用留渣操作能减少钢水损失，有效降低钢铁料消耗。采用新技术之后转炉渣料消耗较之前有很大降低，渣料消耗由59.11kg/t降低48.24kg/t，成渣量由116kg/t降低到了92.77kg/t。

2.4 采取转炉快速出钢技术，优化钢种温度体系

四钢轧300吨转炉采用快速出钢技术之前平均出钢耗时8.7min，使得转炉冶炼周期长、出钢温降大。高效率顶底复合吹炼使得冶炼终点炉渣T.Fe大幅度降低，炉渣粘性变大，为快速出钢提供了保证。转炉出钢时间是影响转炉冶炼周期和温降的主要因素之一。为此进行了快速出钢技术研究，为此对出钢口型号进行了改进。开发了大型转炉快速出钢技术，应用后平均出钢时间由8.7min缩短到4.46min，平均出钢温降由54℃下降至48℃，基于快速出钢技术的应用，钢种温度体系进行了相应优化，在低铁钢比条件下为降低钢铁料消耗提供了有利条件。

2.5 实施大包下渣监控，降低大包钢留钢量

针对留钢量较大的钢种开展降低留钢量工作，通过在钢包上安装下渣监控设备，对钢包下渣量做到进一步的精确控制，减少钢包的留钢量，目前四钢轧IF钢大包留钢量已由7吨降低至5吨，进一步提升了钢水的成坯率，减少过程的金属损失。

3、降低钢铁料消耗实施效果

通过开展降低钢铁料消耗工作，马钢四钢轧钢铁料消耗控制水平得到了持续提升，钢铁料消耗数据稳步下降。图1为2022年钢铁料消耗控制情况，从图1可以看出炼钢厂钢铁料消耗从2021年的1107.8kg/t降低至2022年1099.3kg/t。

图1  2022年每月钢铁料控制情况

4、结论

（1）通过优化扒渣工艺，细化扒渣标准，铁水扒损由2.51%降低至2.37%。

（2）通过实施高强度复合吹炼，提高枪位，有效控制了炉渣氧化性，平均转炉终渣全铁由17.4%降低至16.7%，出钢量炉役平均多出1.4t/炉。

（3）采用“少渣留渣”操作后转炉渣料消耗由59.11kg/t降低至48.24kg/t，成渣量由116kg/t降低到了92.77kg/t。

（4）采取转炉快速出钢技术后，平均出钢时间由8.7min缩短到4.46min，转炉平均出钢温降由54℃下降至48℃。

（5）通过采取一系列措施，钢铁料消耗由2021年累计1107.8kg/t最低降低至1099.3kg/t。

参考文献：

[1]金勇, 和浩, 樊昆祥, 等. 影响钢铁料消耗原因分析及工艺措施[J]. 金属功能材料, 2021.

[2]崔猛. 转炉降低钢铁料消耗的生产实践[J]. 天津冶金, 2017 (B08): 7-9.