转炉低铁水消耗冶炼工艺思考研究

高 勇

（酒钢集团榆中钢铁有限公司，甘肃 兰州 730104）

随着社会经济的快速发展，市场废钢供应量逐渐增加，在开展冶炼工艺时，实现环保以及钢铁去产能成为炼钢企业的首要任务。并且在以消耗铁水为主的转炉炼钢工艺，可以通过降低铁水消耗，提高废钢比例，是提高冶炼工艺生产成本和降低成本的重要手段。

1 转炉低铁水消耗的可行性

对于转炉低铁水消耗在实践中的实现是具有一定可行性的，结合钢铁冶金的原理，充分平衡转炉物料以及进行热平衡计算，能够得到钢种为低合金钢。其所用铁水条件和终点钢水条件都有所改善。一般情况下，以100kg 铁水为例，在不考虑废钢和冷料的添加量和脱氧合金化的基础上，钢水的获得率可以达到93.18%，与现场冶炼工艺生产数据相符合。同时由于铁水的物理热实际上是转炉热量的最主要来源。所以在不考虑炉渣带走热量的情况下，转炉热效率可以达到74.77%。对于冶炼工艺过程中出现的富余热量一般可以熔化15.11kg 的废钢。最后结合钢水获得率和富余热量，综合考虑废钢和脱氧合金化以及在没有外来补充热量的状况下，转炉的最小铁水比能够维持在82%～83%之间，即是最低铁水消耗为880kg/t ～890kg/t。不过对于当前的转炉冶炼工艺来说，平均铁水比大约在92%，降低铁水消耗还具有较大的空间，因此实施转炉低铁水消耗冶炼工艺是可行的[1]。

2 降低铁水消耗的冶炼工艺试验

2.1 焦炭补热

焦炭补热是降低铁水消耗的重要工艺手段，即是在废钢加入之前，在转炉中添加适当量的焦炭，当进行吹炼工艺时，则可以有效的发挥增碳补热的功能。但是在实际的工艺试验过程中，其出现了一定的问题。首先则是焦炭添加到转炉中后，会带入钢水中大量的氮，在吹炼时不能完全将其进行去除。所以在大批量加入时，冶炼成品中含有的氮含量远远超出标准。而在此次降低铁水消耗的冶炼工艺试验中，相关人员在经过多次尝试之后，将焦炭的添加量控制在每炉500kg 左右，发现能够保障成品的氮含量趋向合理；其次出现的问题是焦炭的利用效率相对较低，补热量存在不足。在试验过程中，焦炭的实际利用率仅达到30%，添加1t 的焦炭可以提高温度30℃，提高废钢加入量达到了3t 左右。

因此通过焦炭补热试验，并将其试验的数据输入到先进的自动炼钢系统中，其能够按照铁水温度以及铁水硅的含量，准确计算得到补热的所需焦炭重量，此时转炉铁水消耗量能够降低至920kg/t，具有一定的有效效果[2]。

2.2 大批量加入废钢和焦炭

在转炉低铁水消耗冶炼工艺试验研究中，共试验3 个炉次，其总装入量分别为92t、85.4t 和129.2t，并且废钢比则为45.6%、45.7%以及48.9%。不过在试验时，因为第一炉次和第二炉次的出钢温度相对较低，出现了严重的半钢包沾包现象，因此无法有效的统计转炉铁水消耗情况。而在第三炉次中，试验人员经过相应的调整之后，整体的冶炼工艺进展较为顺利，单炉消耗铁水可以达到550kg/t，钢材料消耗1075kg/t。基于半钢水分为2 次转入到其他转炉，所以综合来说，钢铁料的消耗量为1140kg/t，铁水消耗量为805kg/t。

但是在本次试验中，虽然铁水消耗量有较大的降低幅度，但其仍存在诸多问题，比如大批量加入废钢和焦炭时，焦炭的热效率较低，特别是在大批量废钢加入之后，增碳补热的效果不佳，在开展吹炼工艺时，焦炭很容易发生反应滞后的问题，导致吹炼终点无法达到预期的温度目标。其原因多是焦炭在炉内发生反应，产生的热量没有充分的进入到熔池中，钢水无法有效升温，大部分的热量被风机抽走，导致焦炭的热效率较低；其次是在吹炼工艺中，炉渣出现严重的返干结坨情况，虽然相关人员在废钢斗中加入适当量的萤石，炉渣返干结坨现象有所缓解，但在加入补热焦炭后，炉渣会再次出现结坨返干现象，取样十分困难。再将转炉吹氧流量降低到10000m3/h 并将吹炼压力调整到0.5MPa，则有利于促进渣化；最后，因为焦炭补热效果不强，就会导致废钢熔化较为困难，而且氧枪点火难度较大。因此此次试验焦炭补热无法满足大批量加入废钢的条件，其不能实现铁水消耗量的降低[3]。

2.3 应用含碳物料代替焦炭

本阶段采用一个炉次进行试验，其总装入量为145t、废钢比为16.7%，单炉铁水消耗量为840kg/t，钢铁料的消耗量为1060kg/t。在冶炼工艺实施中，即是先装入111t 铁水，在每次装废钢之前可以加入适当量的含碳物料和含硅物料。每斗废钢则可以加入34t 组织。当吹炼终点碳在0.1%～0.15%时，终点温度达到1630℃，转炉等样出钢，尽可能的降低铁水消耗量。

3 转炉低铁水消耗冶炼工艺控制措施

根据试验结果，转炉低铁水消耗冶炼工艺时，为保障炼钢质量，则需要从以下几个方面入手。

（1）利用补热升温以及在钢水中增加焦炭等方式，能够在一定程度上降低转炉的铁水消耗量，并且有效的提高废钢资源利用效率，在铁水供应不足的条件下，仍能够确保钢铁冶炼质量和产量。

（2）运用氧枪进行二次燃烧以提高补热效率，则有利于保障转炉升温。同时也可以采用其他含碳物料代替焦炭，基于降低投入成本，进一步提高碳的吸收率，能够尽可能的提升钢水碳含量，避免出现钢水粘包的情况，使其具备连续冶炼的条件。

（3）在冶炼工艺开展过程中，按照铁水的温度，合理控制加入的废钢量并选择适当的废钢比。如果出现铁水异常，则需要严格限制废钢的加入量。

（4）为降低转炉铁水消耗量，可以在冶炼工艺中减少冷料的加入量，并严禁采用矿石、石灰石以及铁皮求等冷却效应相对较强的物料。而且为确保转炉除尘灰工艺的有效循环，则可以在冶炼工艺开展过程中，采用一定量的除尘球，将其作为冷却剂，以解决转炉热量不足的问题，充分降低铁水消耗量。

（5）结合钢铁的冶炼原理对其工艺进行优化。即是在转炉冶炼的前期阶段，要适当的降低熔池温度，并提高氧化铁的含量。这种方法能够充分保障脱磷反应的有序进行。所以在实际开展冶炼工艺是，相关人员对开吹应当选择合理的低枪位，从而保障熔池温度的升高，并促使硅锰发生氧化。在氧化反应结束之后，再提高吹炼的枪位，实现熔池温度呈现缓慢上升的态势，同时形成含有大量氧化铁的碱性渣，此时应当注意控制脱磷期的熔池温度应保持在1330℃～1350℃。

（6）降低转炉铁水消耗量，还需积极调整低吹的参数，保障低吹效果更加明显。因此相关人员需要对原有的复吹供气模式进行优化调整，适当增强转炉脱磷期的低吹供气强度，以便于有效的改善冶炼工艺前期的脱磷效果，在很大程度上能够提升一次拉碳时的钢水温度，满足在铁水不足的情况下，确保钢水成分的命中率，提升钢铁冶炼质量。

4 转炉低铁水消耗冶炼工艺生产效果

转炉低铁水消耗冶炼工艺从事相关生产活动具有诸多优势，比如保障转炉的稳定生产、顺行等，具有良好的应用效果。同时在低铁水消耗冶炼工艺下进行生产，炼钢的产量将能够提高10%，终点钢水质量较为稳定。此外通过转炉低铁水生产前后对比，铁水消耗量有明显降低，实际铁水消耗量大概在840kg/t，相比于传统平均铁水消耗量降低10%，节约铁水量为50kg/t，极大的降低的炼钢工艺成本。因此采用转炉低铁水消耗冶炼工艺生产具有良好效果，可以最大限度的降低工艺成本，增加生产效益[4]。

5 结语

综上所述，在钢铁冶炼原理基础上，转炉低铁水消耗冶炼工艺具有较好的可行性，通过低铁水消耗冶炼工艺试验，证明在铁水供应量不足时，能够采用补热升温及钢水增碳、氧枪使用二次燃烧提高补热效率、合理控制废钢加入量和废钢比、减少冷料加入量、优化冶炼工艺、调整低吹参数等措施方法，尽可能的提高转炉铁水低消耗冶炼工艺开展质量，降低生产成本、增加出钢产量，保障终点钢水质量具有一定的稳定性。