宣钢低铁水消耗炼钢技术的应用分析 刘永军 （河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂，河北 宣化075100） 摘 要 本文介绍了宣钢炼钢厂通过实施温度补偿技术、推广凝渣补炉技术、模拟副枪操作提高终点命中率控制水平以及通过控制活度氧值实现对铸坯质量缺陷的有效控制，对宣钢实施低铁水消耗炼钢技术的应用进行了理论分析和实践检验。 关键词 炼钢 铁水消耗 分析
一、概述 百吨炉区初建于2002年5月，经过几年的升级改造，目前的主要生产工艺装备情况如下表。
表1 百吨转炉工艺装备主要参数 序号 参数名称 单位 110t转炉 120t 转炉 1 转炉装入量 t 110 150 2 炉壳全高 mm 8020 9060 3 炉壳外径 mm 5636 6530 4 高宽比 1.423 1.387 5 炉膛全高 mm 6840 7921 6 炉膛内径 mm 4000 4858 7 熔池深度 mm 1326 1418 8 新炉内容积 m3 83 126 9 炉 容 比 m3/t 0.83 0.951 10 炉底透气元件 套 4 8
表2 百吨炉区连铸机工艺装备参数 序号 参数名称 单位 4#、5#机 6#机 1 铸机半径 m R8 R9 2 流间距×流数 mm 1200×8 1200×12 3 铸坯断面 mm×mm 150×150、165×225 150×150、200×285 4 铸机年产量 万吨 150 200 5 中包个数 个 1 2 6 设计中包寿命 包 30 30 7 钢水容量 吨 26 30 8 结晶器长度 mm 900(电搅) 900(电搅) 9 其它装置 塞棒自动控制 塞棒自动控制
二、 经济热铁水消耗的确定 2.1经济热铁水消耗的确定原则 转炉炉内热平衡是确定经济热铁水消耗的基本原则，否则，若热铁水消耗不合理，铁水中非铁元素氧化放热不足以提高钢水温度到终点要求温度时，铁元素随即氧化放热，既增加铁损，又因炉渣氧化性强影 - 1 -
响终点钢水质量。 2.2经济热铁水消耗的确定 根据炼钢厂的生产条件，通过热平衡计算，得出如下热平衡表3。
表3 热 平 衡 表 热收入项 热支出项 项目 热量 百分比% 项目 热量 百分比% 铁水的物理热 295162.155 58.138 钢水带出的物理热 313785 61.806 元素氧化及成渣热 121529.135 41.862 钢渣带出的物理热 57344 11.295 炉气带出的物理热 47271 9.31 各种散热 20920 4.121 冷却剂耗热 68371.29 13.467 总热量收入 507691.29 100 总热量支出 507691.29 100
再根据废钢、生铁的冷却效应，得出全废钢、全生铁做冷却剂情况下的经济热铁水消耗表4。 表4 经济热铁水消耗 项 目 总装入量，吨 平均炉产量，吨 热铁水量，吨/炉 热铁水消耗kg/t 全废钢做冷却剂 115 103.5 96.26 930 全生铁做冷却剂 115 103.5 90.05 870
三、炼钢厂实际热铁水消耗控制情况 2006年以来，因钢材价格的节节攀高，公司生产经营也随之发生转变，其中，热铁水消耗的控制也是如此，具体见表5。 表5 热铁水消耗实际执行情况(kg/t) 项目 上半年 下半年 全年 2006年 909.575 915.685 912.630 2007年 889.983 889.406（7～10月） 889.970
从表5可见：2007年上半年较2006年下半年热铁水消耗降低了25.702kg/t；2007年下半年较上半年热铁水消耗降低了0.577kg/t。 不管是2006年或是2007年，平均热铁水消耗均在采用全生铁与全废钢做冷却剂的经济热平衡范围内，也就是说，炼钢厂通过合理调整冷料搭配，辅以其他相关措施，综合考虑金属料价差，基本可以实现转炉炉内热量平衡。 四、降低热铁水消耗的措施方向及面临的问题 4.1 降低热铁水消耗的措施方向 从炉内升温计算公式可以看出，炉内升温与热量收入总量及热量支出项（钢水热、炉渣成渣热、炉衬吸热、炉气等热损失）有关。
△t=(.)Qmc - 2 -
△t----升温值，℃ Q-----热量收入，Kj m----金属、炉渣、炉衬的质量，kg C----金属、炉渣、炉衬的质量热容，KJ/kg.℃. 在转炉炼钢中，钢水升温所吸收的热被视为有效热，该部分热占总支出热的比例称为热效率：
总热效率=QQ有效 ×100% Q有效---------有效热，kJ Q-------------总热量支出kJ 因此要想节铁增钢，一方面必须提高转炉的热收入，另一方面还要努力降低过程热量损失，从而提高炉内有效热。 4.2 降低热铁水消耗面临的问题 4.2.1生铁块代替废钢入炉，造成入炉料中生铁数量明显增加，延长了吹炼时间，增加了入炉原料的化学烧损；生铁块的化学烧损比废钢多5%-7%，需要增大造渣量，导致转炉喷溅严重，引起渣道事故频繁发生。 4.2.2 由于外购生铁块在成份上难以保证，造成个别炉次转炉一倒模拟副枪操作时磷、硫居高不下，多次补吹导致转炉炉衬侵蚀严重，炉况波动可能造成穿炉等重大工艺事故。（转炉一倒模拟副枪操作是目前未装备转炉副枪设备，为实现转炉冶炼终点碳温协调而在冶炼进行过程中多倒一次炉的冶炼操作模式。） 4.2.3 生铁块在炉内熔化困难,在快节奏的条件下，不能全部熔化，经常造成转炉一倒时低温或生铁块粘附前大面，因低温造成倒钢事故以及出钢时返碳严重导致成品碳出格炉次明显增多。 4.2.4 生铁块代替废钢入炉，造成冶炼终点钢水成分、温度不均匀；钢水氧化性较强，直接影响终点钢水质量、给品种钢冶炼带来很大困难。 五、 降低热铁水消耗的措施 降低热铁水消耗是以不牺牲钢质和恶化炉况为前提，因此，降低热铁水消耗一方面在努力提高转炉综合热效率的同时，还必须抓好转炉过程及脱氧合金化控制，抓好转炉的使用与维护。 5.1实施温度补偿技术降低热装铁水消耗，增加炉内物理及化学热收入 5.1.1 生铁与废钢对炉内热量的影响 因生铁的冷却效应小于废钢，碳含量远高于废钢，故生铁熔化吸收的物理热小于废钢，而碳氧化释放出的化学热远高于废钢。
表6 生铁与废钢对热量的不同影响 项目 生铁 废钢 相同条件下生铁比废钢 冷却效应 0.7 1.0 熔化吸收热量少30% C含量，% ≥3.5 ≤0.50 反应释放出热量多7倍
对装入制度中冷料的搭配结构进行优化调整，采用部分生铁块代替部分废钢，以其化学热来补偿冶炼过程炉内的热量损失，为炉内热量的进一步提高起到了重要作用。 5.1.2为提高生铁块入炉比例，确保过程热量充足，采取了如下措施： 5.1.2.1 吹炼过程使用发热剂，吹炼前通过往废钢斗内加碳化硅或者在混铁炉出铁过程中加入碳化硅，来稳 - 3 -
定温度的升高过程，提高一倒温度，减少钢水的吹损。实践证明，吨钢每加入0.5公斤碳化硅，可以提高一倒温度4℃，减少钢水吹损0.7kg/t钢。 表7 铁水发热剂效果 对比类别 出混铁炉铁水温度，℃ 加入量，kg/炉 等待时间，分 入转炉铁水温度，℃ 温降，℃
使用炉次 4.13081318~1295 50
7.710~5
13021311~1287
4.610~5
未使用炉次 1.1308
1316~1293 0
1.7
9~5
12951301~1275
1.1317~6
5.1.2.2 为提高铁水物理热，将混铁炉煤气量由原来的400m3/h提高到800 m3/h，进一步提高铁水物理热。并采用一炼铁水、白庙铁水倒入大罐入混铁炉的方法使出混铁炉铁水温度增加了20-30℃，铁水温度由1250℃增大到1270℃。 5.1.2.3做好停炉时炉衬保温工作，利用煤氧枪开火保温，减少炉衬温降。 5.2严把铁水、生铁块入厂质量关，降低入炉总辅料消耗，减少炉内热损失。 随时掌握进厂铁水的质量情况，包括铁水温度，成份、带渣量。要求炼钢车间工长要及时向厂调询问铁水分析，根据分析来指导生产，在出现分析与实际相差较大时，当班生产调度要以最快的速度通知公司总调，来协调公司技监中心（监查站），炼铁厂的专业人员到混铁炉现场取样核实。对不合格的铁水根据混铁炉存铁情况进行让步接受，确保出混铁炉铁水成份合格。 针对生铁块供货厂家多，质量不稳定，硫含量高，及时规定了两炉区接受外购生铁块入厂的规定。要求两炉区在接受外购生铁块时以本厂原料车间的分析单为据，对不符规定的生铁块拒收，同时通知原料车间进行退库或混合处理（混合处理时炼钢车间要派专人监督）。另外，厂派专人到原料处生铁库跟踪生铁块的入库检验，及时将其质量信息反馈到厂，厂内配合技监中心，派专人对进厂生铁块成分进行联合抽查，稳定了正常生产节奏。 5.3留渣双渣法过程控制，改善熔池反应动力学条件。 结合外采生铁块磷、硫高，而且熔点低、熔化速度慢的特点，在进行完凝渣补炉后的过程冶炼控制选择双渣法。根据冶炼钢种的不同，选择[C]在0.30-0.50%范围内进行一倒模拟副枪操作，通过多增加一次倒炉过程，改善冶炼过程熔池反应的动力学条件；同时，选择[C]在0.30-0.50%范围内进行一倒模拟副枪操作，也有利于确保终点碳、终点温度、终点磷三者之间的协调，优化转炉冶炼的终点控制水平。 5.4 提高冶炼过程操作水平，减少后吹次数 为减缓节铁对钢水终点质量的冲击，开展了进一步提升操作水平。主要是提高过程温度和成分的命中率，缓解后吹次数增加造成的钢水过氧化。
85.9891.4484.4379.7876.5379.1880.34
82.3882.84
80.2981.05
82.06
81.582.2192.6758085
9095
200423456789101112200523月出钢率，%
出钢率
图3 二倒出钢率 2006 7 8 9 10 11 12 2007 2 3 4 5 6 7 8