马钢70吨转炉降低铁水消耗的生产实践

2020-08-04徐露

安徽冶金科技职业学院学报 2020年2期

徐露

（马钢（集团）控股有限公司长材事业部安徽马鞍山 24300）

铁水消耗是影响吨钢能耗的一个重要因素，铁水消耗不仅能反映转炉炉料结构的合理化程度，而且直接反映着转炉的能源消耗水平。针对马钢公司炼钢产能大于炼铁的现状，马钢70 t转炉积极开展降低转炉铁水消耗的技术攻关，通过提高铁水温度，降低出钢温度，利用提温剂进行热量补偿，实施少渣冶炼工艺，优化供氧制度等措施，使得铁水消耗降低了35 kg/t，有效解决了铁水产量不足的问题，实现了稳产并获得了较高经济技术指标。

1 工艺现状

马钢长材事业部有4座70 t顶底复吹转炉，4座吹氩站，2座LF，2台流方坯连铸机和2台异形坯连铸机，生产工艺路线为：铁水预处理-转炉-吹氩站-LF-连铸。铁水平均化学成分见表1。

表1 铁水主要元素质量分数/%

2 降低铁水消耗的可行性分析

转炉热平衡［1］可以制定转炉冶炼工艺很多重要参数，因此提高废钢比降低铁耗也必须建立在转炉热平衡的基础上，依据铁水条件和工艺条件，科学地制定对策。转炉炉内的温度取决于炉料的热收入和热支出状况，由此可知，提高铁水物理热和化学热，减少钢液、炉渣等的热量支出，是提高转炉废钢比降低铁耗的重要途径。热平衡计算见表2，用剩余热量可加热废钢量为25.8 kg，废钢比可达到20.5%。而在未实施提高废钢比降低铁耗控制工艺之前，废钢比为17.2%。从而可知，实施提高废钢比降低铁水消耗冶炼工艺是完全可行的。

表2 热平衡表

3 降低铁水消耗的措施

3.1 提高入转炉铁水温度

为了减少铁水运输过程中的能量损失，提高入炉铁水温度，马钢公司改造了铁水运输路线，优化了铁水调配组织生产模型，改善了由于铁水运输线路长和铁水生产调配不合理带来的铁水温降。这一措施的实施使得入炉铁水平均温度从1330℃提高到1360℃。铁水入炉温度对应铁水物理热，铁水温度越高，铁水中所含的物理热就越高，能熔化的废钢量也越多，为提高入炉废钢比［2］降低铁耗提供了有利条件。

3.2 转炉少渣冶炼

转炉少渣冶炼可以显著降低铁损，减少渣量排放。其次，少渣冶炼可以降低造渣料带走的热损失。由表3可知，炉渣的冷却效应为废钢的1.58倍，减少100 kg炉渣可提高废钢加入量158 kg。

表3 废钢和转炉炉渣平均比热容/［kJ/（kg·℃）］

实行精料方针，是转炉实现少渣冶炼有效的途径。为此在整个冶炼过程使用新石灰窑高活性石灰，用氧化镁含量高的镁球替轻烧白云石和生白云石，同时减少矿石和氧化铁皮压球的使用，以达到少渣冶炼，降低炉内热量损失的目的。

通过实施少渣冶炼以及转炉终点炉渣碱度的合理控制，石灰用量减少了5.2 kg/t，造渣料消耗降低了15.7 kg/t。少渣冶炼和正常冶炼石灰和造渣料消耗对比见表4。

表4 少渣冶炼与正常冶炼效果对比

3.3 加铁块补偿温度

对于低硅、低温铁水热量明显不足的问题，需要加体提温剂［3］补充热量，可采取加焦炭、硅铁、生铁块等来补充热量。加焦炭提温成本低，但是需要额外占用高位料仓，并且吹炼过程前期容易喷溅，中后期容易返干，吹炼过程平稳性不足，其次焦炭会使钢水增硫，增加铁水预处理脱硫和钢液脱硫的负担。加硅铁提温需要将硅铁从合金库称量好后加到废钢斗中随废钢一起加入，影响生产节奏。而用铁块提温，铁块可以在废钢跨进行称重并随废钢一起入炉，加入量可以精确控制，加入方便，不占用额外时间且吹炼过程易控。炼钢用生铁块的成分见表5。

表5 炼钢用生铁成分/%

炼钢生铁的冷却效应为废钢的0.7，用冷却效应低的生铁块替代等量废钢，降低铁水比的同时，还可以提高炉内化学热。1t铁块在替代等量废钢的同时，可加热的废钢量为400 Kg或提高炉内温度8℃-12℃。依据铁水化学热和物理热以及成本考虑，对于低硅、低温铁水使用铁块1-2（t/炉）进行热补偿。

3.4 降低出钢温度

降低出钢温度可以多吃废钢来平衡炉内富余热量，为降低转炉降低铁水消耗创造有利条件。降低出钢温度是一个系统工程，为此采取了一下措施：

转炉炼钢工序通过提高一次倒炉率，冶炼周期从32 min缩短到28 min，一次倒炉率从35%提高到64%。充分发挥了转炉能力，减少转炉停等时间，提高生产效率，进一步优化炉、机匹配能力。

对于吹氩站直上连铸的常炼钢种，采取钢水不微调工艺，转炉出钢进行成品成分精准控制，减少钢水在吹氩站的处理时间4 min-8min，减少钢液微调时的吹氩温降。

进行钢包准备系统优化，通过钢包加盖，加强钢包在线烘烤，提高钢包周转率和红包使用率。

高生产组织水平，减少钢水待浇时间。通过缩减和稳定各工序作业时间，加强调度协调，减少钢液待浇时间，平均待浇时间由8 min-14 min降到5 min-9 min，减少钢液待浇温降。

3.5 优化供氧制度

随着入炉废钢量的增加，转炉熔池升温表现出前期升温慢的特点，不利于前期化渣，容易造成前期低温喷溅现象。低铁钢比条件下，转炉冶炼过程枪位、供氧流量以及加料操作示意图，如图1所示。

图1 抢位、氧气流量控制与供氧时间关系示意图

整个吹炼过程抢位控制为“低-高-低”。前期低抢位大氧压操作，促使熔池快速升温，头批料加入量为炉料总的加入量的2/3，头批料延迟1 min左右加入，或在供氧量为20%左右加入。硅锰反应期结束后适当提高抢位，增加渣中氧化铁含量，使炉渣适度泡沫化，提高氧气利用率并促进CO二次燃烧放热，增加炉内热量。如果是加铁块吹炼，吹炼中后期铁块溶化，熔池反应剧烈，升温快，中后期要及时抬枪防止返干，同时要防止高抢位吹炼时间过长产生的喷溅。

3.6 优化溅渣护炉工艺

马钢70吨转炉采用留渣法操作，高碱度且具有一定氧化铁的留渣带入一定物理热，可以促进冶炼前期快速成渣，减少石灰用量。转炉合适留渣量的经验公式：

Q为转炉合适留渣量，W为转炉公称吨位/t。由上式计算70 t合适的留渣量为3.58 t。渣量过大时及时调整倒渣角度，或出完钢翻出一部分熔渣再进行溅渣护炉操作，保证留渣量不大于3.5 t。同时对转炉终渣进行改质，以提高炉渣熔点，同时减少溅渣孕育时间，增长有效溅渣时间，缩短总的溅渣时间，提高溅渣护炉效果。同时保持空炉炉温及炉衬的蓄热能力，改善转炉热工况。