现代冶金企业中炼钢工艺参数的优化

葛春钰 李娜

1.鞍钢铸钢有限公司 辽宁鞍山 114000

2.鞍钢轧辊有限公司 辽宁鞍山 114000

在供给侧改革政策的引导下，近年来我国钢铁行业化解过剩产能取得明显成效，尤其是全面取缔“地条钢”以来，电弧炉炼钢已成为钢铁行业发展的“热点”。但是，与世界平均水平相比，我国电炉钢的比例一直较低。2017年，我国电炉钢产量为7449万吨，占粗钢总产量的9.3%；2018年，电炉钢产量接近1亿吨，占比已达到10%，但仍远低于同期全球电炉钢比例25.2%。

发展电炉炼钢，一方面是与钢铁行业推进供给侧结构性改革、全面取缔“地条钢”有关，另一方面随着我国钢铁蓄积量的增加、废钢资源逐步增加，加上全社会对绿色低碳可持续发展的要求日益迫切，发展能耗低、排放少的电炉短流程炼钢工艺开始成为关注焦点并呈迅速发展之势[1]。

从近两年我国电炉炼钢快速发展态势看，据各省份发布的产能置换方案，2017-2023年经产能置换的新建电炉将有69座，涉及产能5360万吨；淘汰电炉79座。

1 炼钢行业发展现状

当前我国变为了全球最大的钢铁生产国，每一年钢铁产能占据着全球总量的大部分。拥有着巨大的潜力，在这之中生产钢材最为主要工艺为应用转炉炼钢技术进行生产，虽然目前钢铁冶炼技术有了较快的发展和改善，然而当前对于环保的要求和能源节约的需求，必须应用较为优化的转炉炼钢施工技术。在当前我国国内的钢铁冶炼技术中，一般的成本为炼钢炉料的费用。占据到总成本的80%，因此，必须通过对炼钢炉料优化的技术来不断降低炼钢的成本。也可以通过吹氧工艺的改善，应用泡沫渣渣炼钢技术等相关措施来降低金属炉料的消耗，有效减少铁损，不断提升金属的回收率，进而实现冶炼成本的降低，对资源进行节约，不断提升企业经济效益。在目前炼钢技术进行优化的背景下，目前低配比铁水冶炼、低耐材消耗以及溅渣护炉等技术慢慢应用到炼钢技术中，确保实现了炼钢技术工艺流、物质流以及时间流等全方位的优化，进而提升了钢铁冶炼的质量以及效率[2]。

2 优化思路分析

2.1 优化工艺设备

对近两年来已投产或正在建设的电炉炉型进行技术分析。

（1）传统式顶装料电炉。三相交流电弧炉用于工业生产已有一百多年历史了，早期传统电炉的生产率比较低，20世纪初电炉炼钢技术取得了重大进展，在电能为主要能源的基础上引进辅助能源和化学能源，由于自动控制技术的发展，功率输入由普通功率上升为高功率和超高功率，消耗下降，生产率有了极大程度提高，达到了一个吨位公称容量年产钢超过1万t，即公称容量100t电炉年产钢100万t以上。传统式电炉是早期的主流电炉，废钢从炉顶加入，即旋开炉盖用天车料篮加入废钢，每炉钢需要加料2～3次甚至更多，加料瞬间烟气量大，外溢非常明显，热损失大，需配备较大容量的变压器，对电网冲击也相对较大，电极消耗略高，送电时噪声大，一般采用炉盖第四孔除尘加厂房屋顶大烟罩或“狗窝（doghouse）”进行二次粉尘收集、噪声捕集[3]。

（2）连续加料式电炉。连续加料式电炉是近几年新投产电炉中比较多的一种炉型，最大的特点是冶炼过程中废钢连续加入，不开炉盖、不停电，能量输入不间断，避免了巨大的能量损失，烟尘不外溢，从炉内抽出的高温烟气从连续加料的隧道通过，也对废钢进行预热，预热温度一般不超过400℃，吨钢电耗可降30～100kW·h，但需留钢量30%以上，熔池比较平稳，降低了传统电炉在电极穿井期巨大的噪声和对电网的冲击，电极消耗吨钢下降0.1～0.3kg，但一次性投资比传统电炉高。

2.2 冶炼工艺改进

严格控制终点碳，防止过氧化钢水对炉衬的过度侵蚀。冶炼过程中除低碳钢外，中高碳钢根据工艺有不同的终点碳要求，正常工艺要求冶炼终点碳在0.10%以上。在入炉料配碳量不足或终点碳控制不好的情况下，通过加入适量的石墨球或喷入碳粉来解决钢水氧化性问题；出钢终点温度严格控制在1 610～1 630℃，有效减轻高氧化性、高温钢水对炉衬耐材的侵蚀。

2.3 控制固体炉料区的工作状态

在固体炉料区，炉料会出现间接还原反应以及少许直接还原反应，实际工作情况将会对单位生铁燃料的消耗量有着直接关系，所以，想实现固体炉料区的工艺状态最优，先是将高温煤气的热能和化学能有效运用起来，将炉料的间接还原反应有效发展起来，并对其直接还原反应进行抑制。

2.4 当代电炉炼钢发展前景

近年来，在技术方面的进步主要是“二次精炼”，能够对钢材进行充分的利用、“全连铸化”的凝固成型技术。另外，在产品专业系列化方面也取得了长足的发展，主要是基于连续轧制等。这样就让电炉流程工艺结构技术得到了大幅度的优化，逐步提高了炼钢的效率。

在将来的发展中，电炉炼钢技术在发展的过程中还是需要重视如何做到降本增效，逐步控制冶炼周期，根据当前中国的基本状况，一定要重视生产一些具有高附加值优质钢，虽然，在发展的过程中，会导致成本出现一定程度的上浮，然而，在售价升高后会为企业增加效益带来方便。然而，如何让炼钢技术提高，仍然是控制成本的重要基础。

3 结语

钢铁产业作为生产制造的基础商业，不断提升冶炼技术水平，对炼钢技术进行优化，可以有效推进钢铁行业的进步和以及发展。在对炼钢技术进行优化中，可以通过对吹炼技术进行优化，有效降低氧气的消耗，降低成本的支出。减少石灰的具体用量，对造渣料结构进行调整，对铁合金进行优化应用，在确保冶炼过程稳定的基础上，对如炉料结构进行优化，同时合理应用铁矿石，降低钢铁料的消耗，有效降低成本。可以对冶炼技术进行优化，应用少渣炼钢技术，可以有效降低炉渣铁耗以及氧耗，有着比较好的经济以及社会效益，在目前应用前景良好。