宣钢炼钢低铁耗快节奏生产实践

蔡 飞

（河钢集团宣钢公司技术中心，河北 宣化075100）

1 前 言

随着宣钢转型升级发展的需求，铁水资源与炼钢生产供需关系发生了变化，铁水供给已越来越不能满足炼钢提产能要求，为充分发挥转炉生产能力，实现宣钢提产增效目的，转炉冶炼需尽快建立起低铁耗快节奏新的生产模式。

宣钢二钢轧厂炼钢作业区主要生产设备包括两座150 t转炉、两座150 t LF 精炼炉、两台12机12流小方坯连铸机。产品结构以生产低合金螺纹钢、高号优碳钢及低碳焊丝用钢为主。结合宣钢生产实际，通过工艺创新及设备改造，摸索出一套炼钢低铁耗快节奏生产技术，在降低铁水消耗的同时，同步实现转炉生产效率的提升。

2 低铁耗生产实践

2.1 入炉铁水组织与分析

要实现炼钢降铁耗，冶炼过程热平衡是重点，转炉炼钢的热量来源主要是铁水物理热及化学热，铁水物理热为主要热量来源［1］，化学热主要源于铁水中C、Si、Mn等元素的氧化放热。宣钢两座2 500 m3高炉铁水直供两座150 t 转炉，高炉距转炉距离较近，通过高架桥进入炼钢折罐间进行折罐兑铁，铁水温度损失相对较低，目前供炼钢铁水温度平均1 250～1 300 ℃，铁水硅、锰含量平均0.20%～0.40%，磷含量平均0.100%～0.130%，在满足炼钢平稳生产的前提下，有较好的物理热，为降铁耗提供一定基础。表1为宣钢铁水情况。

为减少热损失，生产组织一方面加快铁水周转节奏，并做好铁包加覆盖剂保温工作，另一方面在铁水P、S 不高且冶炼非品种钢时不经脱S 站处理，直接兑入转炉，尽可能提高入炉铁水温度。

表1 宣钢铁水成分与温度

2.2 冶炼工艺分析

结合宣钢高炉产能及整体工艺装备匹配情况，炼钢提出降铁耗攻关，转炉入炉结构调整后，导致整个吹炼过程发生变化，需制定新的工艺冶炼模式。

（1）冶炼前期硅、锰元素大量氧化，但由于废钢装入过多，吹炼前期炉内升温速度变慢，碳-氧反应推迟［2-3］，此时应快速调高供氧流量，并采取低枪位吹炼，待废钢熔化炉内温度升高以后再提枪化渣，同时各种入炉渣料遵循小批量、多批次入炉。

（2）冶炼中期炉温升到1 450 ℃左右时，碳氧反应加快，炉内温度迅速升高，此时极易引起喷溅，为控制炉内反应过快，可适当加入生白等冷料（尽量减少烧结矿等冷料入炉，避免产生更多的FeO促进炉渣泡沫化使喷溅严重）进行调温，必要时可适当调低供氧流量，后期再次压低枪位，确保终点强搅时间，保证钢水质量。

（3）当铁水物理热及化学热较低转炉热量不足时，需增加焦炭作为发热剂，用于提高转炉终点温度，保证正常出钢温度要求。

2.3 其他降铁耗辅助措施

（1）提高废钢入炉质量，保证堆密度要求。为保证单斗废钢加入量满足至少25 t 以上，公司从进口抓起，对废钢尺寸及堆密度严格把关，保证综合堆密度1.0 t/m3以上，专门采购部分优质废钢保证废钢结构搭配合理（含满足要求的生铁块搭配使用）。

（2）炉后加废钢。品种钢生产时炉后加调温冷钢2～3 t；生产低合金时炉后加调温冷钢1～2 t。

（3）炉后合金烘烤。为配合降铁耗后低温冶炼模式，需同步降低出钢温度。转炉炉后设置合金烘烤装置，将每炉入钢包的合金提前进行烘烤，可将合金烘烤至800 ℃以上，降低出钢温度10 ℃以上。

通过以上措施的实施，降针耗取得显著效果，现场数据对比如表2所示。

表2 降铁耗前后数据对比

表2 数据显示，铁耗前由之前的平均979 kg/t降低至929 kg/t，降低50 kg/t钢，铁水装入量从每炉平均195.4 t 降至186.2 t，废钢则由每炉平均14.9 t增加至24.9 t，铁耗的降低有效弥补了宣钢铁水资源量不足的问题，在高炉出铁能力不变的情况下提升了转炉的出钢节奏及能力，为尽快适应当前两座高炉供两座转炉新的生产模式打下良好基础。

3 快节奏生产模式的实现

低铁耗模式的实施，势必给正常生产带来一定影响，为配合公司提产增效需求，高效生产模式势在必行。炼钢系统结合生产现场实际，制定和实施了如下提产措施。

3.1 缩短转炉冶炼周期

（1）提高转炉供氧强度：150 t炉区先后在1#、2#转炉实施氧枪系统升级改造，由Φ299改为Φ325规格，配套改造氧枪升降小车，氧枪喷头也由过去的五孔改造为六孔，改造后供氧流量由之前的35 000～36 000 m3/h 提高至42 000～45 000 m3/h，供氧强度由之前的2.9 m3/（t·min）提高至3.8 m3/（t·min），同步提高除尘风机转速，保证除尘效果。目前氧枪的使用更加合理，使得化渣效果明显改善，炼钢反应更加均匀快速，钢水质量得到进一步提升。最终，供氧时间平均缩短2～3 min，有效提高了转炉生产节奏。改造后氧枪喷头参数：喷孔数6 孔；中心倾角13°；马赫数2.05；设计流量45 000 m3/h；设计氧压0.9 MPa。

（2）转炉出钢口扩径，提高出钢口寿命：出钢口由160～180 mm 改为180～200 mm，同步改造滑板挡渣系统。改造后出钢时间最快达到3.5min，较最初缩短出钢时间1～2 min。此外，持续开展出钢口寿命攻关，减少更换出钢口辅助影响时间。通过降低出钢温度，提高出钢口更换质量，优化安排高碳钢生产并尝试出钢口挂渣操作（当出钢时间≤300 s时，利用高碳钢渣中FeO较低渣子粘稠这一特性进行挂渣操作），有效提高出钢口寿命。

（3）优化溅渣护炉操作：通过调整操作，确保终渣作粘，适当增加溅渣压力与流量，在确保溅渣效果的前提下，溅渣时间由5 min 缩短至3 min，压缩了2 min。

（4）严格压缩冶炼辅助时间：合理调配天车运作，在转炉具备兑铁加废钢条件时，提前将天车运行至准备位，在确保安全的前提下提前将天车小钩挂到位，可将此项辅助时间压缩1～2 min。

3.2 连铸机提拉速

连铸机进行设备改造，将水冷喷嘴由气雾冷却改造为全水冷却，改造后150 mm断面拉速可达2.8～3.2 m/min，165 mm断面可达2.4～2.7 m/min，大大提高了铸机生产效率。

4 结 论

宣钢通过合理搭配入炉物料，建立新的冶炼模式，快速适应降铁耗带来的不利影响，同时通过优化升级氧枪系统、出钢口扩径、铸机提拉速等措施，大大缩短转炉冶炼周期，提高了炼钢生产效率，从日产12 000 t 提高到具备日产14 000 t 能力，实现了低铁耗模式下的快节奏生产，实现宣钢提产增效目的。