特钢50 t电炉在不同铁水比下的炉料结构优化实践

孟宪华

（山东钢铁莱芜分公司特钢事业部， 山东 莱芜 271104）

山东钢铁莱芜分公司特钢（以下简称莱钢）50 t电炉采用热兑铁水模式后，由于铁水受各种因素影响供应不及时导致铁水兑入量不均衡，甚至出现个别炉次无铁水现象。同时现有的废钢料源比较复杂，主要以莱钢自循环废钢为主，大体包括：H型钢切头、板带切割料等轧废，罐帮铁，渣钢，粒钢，连铸坯切头、中间包注余及轧材钢头，其他（如各种报废的机械零部件、压块等）。上述钢铁料存在的缺点是超长、超重、料多。受场地制约，各种料型不能细分存放，虽然车间对不合格料进行了切割加工，但由于加工设备有限，每天加工量较少，不能满足电炉需求。炉料结构搭配一旦不合理会给炼钢带来影响：增加钢铁料成本，降低钢铁料消耗；造成冶炼电耗、氧耗等各项指标上升，成本增加；造成水冷设备漏水、炉沿上涨等问题，影响电炉炉衬安全及生产顺行，降低生产效率和产量。因此合理优化炉料结构，不仅有利于降低钢铁料成本，实现工艺的最佳化，给企业带来经济效益，更可以为合理地利用有限的资源提供可靠的依据。

1 对电炉生产的影响分析

1）H型钢切头、板带切割料等轧废。该类废钢应属优质重型废钢，电炉送电时容易熔化，但由于绝大部分尺寸超标，尤其是H型钢切头，长度大部分在1.5 m以上，且头部尖，加入炉内时易砸漏水冷件或导致联电打漏水冷件，造成电炉非计划热停，一旦造成电炉水冷块因漏水而关水后，炉衬维护困难；同时钢铁料超长，堆积不密实，易导致电炉炉盖旋不进，造成电炉压料时间长，兑铁水时容易溅出铁水等问题[1]。

2）罐帮铁。由于罐帮铁中含碳量高，熔点低，炉料相对容易熔化，实践证明：当电炉铁水兑入少于25 t/炉时，配加罐帮铁相当于增加了配碳量，对电炉生产、降低电耗有利，但当铁水兑入大于35 t时，由于电炉熔池形成早，氧化脱碳时若有未熔化的罐帮铁存在（一般为大块），容易造成熔池温度不均匀，沸腾严重导致碳氧反应热效率差，炉门口淌钢，炉盖黏钢，氧化后期钢水回磷等一系列问题。

3）渣钢。包括电炉炉门口淌出的黑渣钢及精炼、连铸过程产生的白渣钢。无论铁水兑入量多少，目前该类废钢对电炉的影响是最大的，由于渣钢块度普遍大，含碳低且掺杂合金、炉渣等杂质多，加入炉内熔化困难，提温速度较慢，熔池沸腾不均匀，炉门口跑钢、后期回磷等现象，同时对电炉冶炼电耗的影响较大。实践证明渣钢加入的块度越大，质量越大，对冶炼电耗影响越严重。

4）粒钢。粒钢中成分主要为氧化铁及炉渣等杂质，粒度小，加入炉内后主要表现为炉渣稀，冶炼中后期泡沫渣效果差，弧光反射严重，热效率差，同时炉衬侵蚀较为严重，补炉时间延长，且粒钢回收率低，估计在50%左右。

5）连铸坯切头及钢头。该类废钢主要是连铸坯切头及轧材的切头，主要特点是块度小，密度大，合金元素含量高，尤其是连铸坯切头比较重，一般在0.6 t以上，加入炉内不易熔化，提温速度较慢，熔化后炉渣黏稠，熔池沸腾不均匀，容易造成后期无碳送电提温，轧材切头还易造成炉壁挂料，冶炼后期熔化后还会造成残余元素（Mn、Cr）含量高，氧化后炉渣粘稠，影响电炉操作，进而影响冶炼电耗。

6）其他（如各种报废的机械零部件等）。主要是大型的轧辊、机械零部件，不仅熔化困难，电耗增加，而且还会造成钢中残余元素升高。

2 废钢的管理

针对钢铁料存在的问题，加强入炉钢铁料的管理，做好钢铁料的检验、分类，根据外部条件合理优化配料结构，是保证电炉操作的最基本前提。

2.1 对入炉废钢料的基本技术要求

1）三分一清，即：分类回收、分类加工、分类存放、成份清。

2）确保四度：保证钢铁料的纯度、块度、密度、清洁度。

3）消除五害：消除钢铁料的合金元素、有色金属、易燃易爆物品、非金属夹杂、异品种。

2.2 对入炉废钢尺寸的要求

1）把好废钢料进厂验收关，尽量减少超长废钢料入厂，在必要时，采取降级或降价处理，也可采取扣除切割费用的办法运作。

2）对超长的废钢料单独料场堆放，集中人力进行切割，杜绝超长废钢入炉。

3）把好配料关，在配料时，必须严格检查确认，及时挑拣出超长废钢料。

2.3 对入炉废钢单重的要求

1）把好废钢料进厂验收关，尽量减少超重废钢料入厂，在必要时，采取降级或降价处理。

2）对超重的废钢料单独料场堆放，集中人力进行处理。

3）对部分超重的废钢料可利用新开炉时，提前加入炉内垫炉底。

3 针对不同铁水比例下的废钢结构优化

针对入炉料的合理搭配主要考虑铁水兑入量，结合生产钢种要求方面来考虑，根据每炉次的铁水量来优化固体钢铁料的搭配，具体细分以下几个结构[2]。

1）新炉体第一炉及垫补炉底炉次。废钢总量按（60±2）t控制，一次料总重不允许超过 28 t，炉底内加入2～3块渣钢保护炉底，废钢料内配加20～25 t左右的罐帮铁、铁花、铸铁件、生铁等含碳成份料源，其中，一次料占15 t，二次料占5 t，为防止电炉联电打漏，选用优质废钢，超长、超重的其他废钢严禁加入，必要时配三次料，全部用轧废，配重不足添加钢头。

2）无铁水炉次。废钢料内应配加20～25 t左右的罐帮铁、铁花、铸铁件、生铁等含碳成份料源，其中，一次料占15 t，二次料占5 t。一次料总重不允许超过28 t，渣钢控制在5 t以内，可分配在一、二次料罐中，一次料比例占70%左右，二次料比例占30%左右。

3）铁水量10～20 t炉次。可适当配入20～10 t左右的罐帮铁、铁花、铸铁件、生铁等含碳成份料源。一次料总质量不允许超过28 t，渣钢控制在5 t以内。

4）铁水量 20～30 t炉次。可适当配入 5～10 t左右的罐帮铁、铁花、铸铁件、生铁等含碳成份料源。渣钢控制在5 t以内。

5）铁水量 30～35 t炉次。可配入 3～5 t罐帮铁、铁花、铸铁件、生铁等含碳成份料源。可配入2～3 t的渣钢，同时，可适当配入2～3 t左右的豆钢。厂内自循环切头控制在5 t以下。

6）铁水量35 t以上炉次。可适当加入2～3 t碎小罐帮铁、铁花等含碳成分料源，可配入2～3 t的渣钢，中包注余允许配加一块，另可适当加入1～2 t左右的粒钢、氧化铁皮等料源，以提高炉渣的流动性，有利于脱磷操作，同时防止炉盖托圈黏钢联电打漏现象发生。

7）内部循环的连铸坯、轧钢切头及含钼镍等轧辊可参考冶炼钢种成分配加，特别是连铸坯含贵重合金成份时更应考虑，以节约合金量。

4 应用效果

50 t电炉入炉钢铁料合理优化实施后，为电炉模型化操作提供了条件，因炉料不合理带来的电炉冶炼周期延长、水冷设备漏水、炉沿上涨、熔清磷高等问题减少，电炉非计划热停时间减少，生产节奏更加稳定，为后工序生产及连铸实现恒温、恒拉速浇铸提供了条件，铸坯质量得到提高；同时电炉钢铁料消耗、冶炼电耗等指标降低，降低冶炼成本效益显著。