直接还原铁在转炉炼钢应用的成本核算与实践

2019-11-22赵湖，张帅，李博

冶金与材料 2019年5期

赵湖，张帅，李博

（南阳汉冶特钢有限公司，河南西峡 474500）

直接还原铁，一般采用精铁矿为原料，采用天然气、焦碳为能源进行生产，在俄罗斯、伊朗、委内瑞拉、印度等天然气丰富区域生产成本很低，具有较大优势。

废钢价格随市场波动逐步上涨，并有超过铁水之势，在此形势下，直接还原铁的成本优势逐步突显。另外直接还原铁具有清洁、低S、低P、密度大、热能高、尺寸规则等特点，在转炉使用有利于有害元素的控制、提高废钢比、冶炼化渣及环节成本的降低。同时直接还原铁可做为电弧炉的主要原料。

鉴于以上的优点，直接还原铁在炼钢行业的使用有风靡全国之势。

1 成本核算预测

根据直接还原铁组员及成分特点，其相当于以下四部分的混合物：金属铁、渣杂、氧化铁、基本常规元素，其中氧化铁可按返矿进行成本核算。本论文以伊朗进口的2 万吨直接还原铁实际（成分见表1 中各项目含量）为例，建立成本核算模型并进行分析如下：

1.1 自身组元对材料成本的影响

按照直接还原铁不同组分对转炉物料消耗、产量的影响进行成本核算如表1，从表中可以看出，转炉每投入100kg 直接还原铁，因自身材料组元的特点，可实现降本9.2 元。

1.2 有效成本对比与预测

假定还原铁中纯金属铁的收得率为97%，然后将直接还原铁、铁水、不同类型废钢按不含税到厂价和综合收得率进行有效成本核算，核算情况如表2，从表看，直接还原铁有效成本高于钢筋压块，低于其它类型废钢，其中比破碎料低196 元/t，比普通特优级废钢低121元/t。

2 试验及生产实践

汉冶特钢目前有120 t 转炉3 座，120 t LF 精炼3座，3 条宽厚板连铸机，依据实际设备条件，进行直接还原铁生产实践与试验。共试验40 炉，分别为试验组（铁水+直接还原铁）、对照组1（铁水+钢板边）、对照组2（铁水+普通一级）。装入量130 t，其中铁水105 t，废钢25 t。

表1 每投入100kg 直接还原铁对转炉材料成本的影响

表2 直接还原铁与其它类型废钢有效成本对比

2.1 直接还原铁金属收得率

根据40 炉试验情况，计算平均装入量与出钢量情况，铁水收得率设定为91.2%，反算出钢板边收得率97.18%，普通一级废钢收得率90.16%，直接还原铁收得率86.4%；该试验计算与表3 理论计算基本一致。

（1）脱磷率。经计算，试验组、对照组1、对照组2 的脱磷率分别为87.9%、86.6%，85.7%，在终渣碱度相对较低、吹氧终点情况相近的情况下，试验组终点磷较低，脱磷率较高。分析其原因为：

①为中和直接还原铁带入的SiO2，加入石灰较大，渣量较大，脱磷效果好；②直接还原铁中P 的存在状态为P2O5，在废钢熔化过程即进行渣中，这不同于其它废钢中的P（以单质形状溶于钢中），需借助于脱磷反应进行脱磷；③直接还原铁中的P 含量水平较低，与我单位自产钢板边相当，比外购废钢P 含量低约35%。④直接还原铁中含有9%的氧化铁，有利于前期化渣，对脱磷有利。

（2）渣量消耗。为达到相同的脱磷效果，试验组石灰加入量增加约24 kg/t，轻烧白云石加入量减少4.2 kg/t。根据表1 中的终渣及脱磷率总结，可优化石灰及轻烧白云石加入标准为：转炉冶炼按炉计算，每投入1 t 直接还原铁，石灰消耗增加100～110 kg，轻烧白云石减少20 kg。

（3）冶炼操作。因试验组直接还原铁中含有9%的氧化铁，前吹炼前期，炉渣较活跃，有溢渣现象和喷溅倾向；同时直接还原铁过高比例的使用，会导致吨钢渣量过大，建议按30%～50%的比例替代废钢使用［1］。