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对降低钢铁料消耗措施的可行性研究

王玉生，安君辉

(邯郸钢铁公司一炼钢厂，河北邯郸，056015)

摘 要：本文通过对钢铁料消耗的理论计算，明确了生产中与其相关的各项经济技术指标。并结合邯钢一炼钢厂的生产实践，从转炉和连铸生产出发指出了降钢铁料消耗的措施。

关 键 词：转炉；钢铁料消耗；吹损；措施

1  引言

钢铁料消耗是衡量炼钢厂生产技术水平的一项综合性的经济技术指标，它与原材料条件、设备状况和操作水平有直接关系。钢铁料成本占炼钢总成本的80％左右，因而在节能降耗日益被重视的今天，降低钢铁料消耗是所有公司及其技术人员所面临的难题。在转炉生产过程中钢铁料消耗主要包括化学吹损(铁水中各元素氧化)和物理损失(喷溅和渣中带钢)。为进一步降低钢铁料消耗。邯钢一炼钢厂通过探索最佳装入模式，优化转炉原料结构和炉前冶炼工艺，采用少渣量炼钢工艺，减少喷溅，降低吹损，减少渣中含铁量等措施来降低钢铁料消耗，有效地降低了钢铁料消耗。在2006年完成了1090kg/t钢，今年的奋斗目标是1083kg/t钢。

2  对钢铁料消耗的认识

钢铁料消耗是指每冶炼1吨钢需要多少千克的钢铁料。钢铁料消耗的计算公式为：

钢铁料消耗(kg/t)=入炉钢铁料量(kg)÷合格钢坯量(t)    ①

式中入炉钢铁料量≈铁水量+废钢量则有入炉钢铁料量(kg)=钢铁料消耗(kg/t)×合格坯量(t)    ②

按规定要求：(1)钢铁料投料一次算一次消耗；(2)轻薄废钢按60％计算；(3)未加工渣钢按75％计算，经过加工后按90％计算；(4)铁块、钢坯的切头、切尾按实物量计算。

3  与钢铁料消耗有关的指标

3．1  转炉吹损率

转炉吹损率指转炉吹炼过程中原材料中元素被氧化进入渣中和烟尘损失、喷溅、烧损和倒渣带钢损失的金属量。

转炉吹损率=(入炉钢铁料量(t)－出钢量(t))÷入炉钢铁料量(t)×100％    ③

则有出钢量(t)=入炉钢铁料量(t)×(1－转炉吹损率)    ④

式中入炉钢铁料量≈铁水量+废钢量，出钢量等于钢坯量、废品量和损失量(连铸坯的切头和切尾)之和。

3．2  成坯率

成坯=坯量(t)÷出钢量(t)×100％  ⑤

则有钢坯量(t)=出钢量(t)×成坯率    ⑥

3．3  不合格坯率

不合格坯率=(钢坯量(t)－合格坯量(t))÷钢坯量(t)×100％    ⑦

则有合格坯量(t)=钢坯量(t)×(1－不合格坯率)

根据式②④⑤可推导出：

合格坯量(t)=钢坯量(t)×(1－不合格坯率)

=出钢量(t)×成坯率x(1－不合格坯率)

=入炉钢铁料量(t)×(1－转炉吹损率)×成坯率×(1－不合格坯率)    ⑧

根据式①可推导出：

钢铁料消耗(kg／t)

=入炉钢铁料量(t)÷(入炉钢铁料量(t)×(1－转炉吹损率)×成坯率×(1－不合格坯率))

=1÷(成坯率×(1－转炉吹损率)×(1－不合格坯率)    ⑨

式⑨中1－转炉吹损率=冶炼收得率；

成坯率×(1－不合格坯率)=连铸收得率

所以钢铁料消耗(kg/t)=1÷(冶炼收得率×连铸收得率)    ⑩

从⑩式可以看出钢铁料消耗和冶炼收得率、连铸收得率成反比关系，因而降低钢铁料消耗可以通过提高冶炼收得率和连铸收得率来实现。

4  影响钢铁料升高的原因

4．1  转炉钢水出不净

主要原因是随着转炉炉龄升高，炉型保持不好，出现“大肚”式的炉型，出钢时炉子摇不到位或是出钢口太高而使炉内剩钢；其次是没有严格执行装入制度，出现超装现象。

4．2  转炉喷溅和返干严重

主要原因是未按标准化操作或操作水平低。

4．3  大包钢水浇不完

主要原因有包底不平；钢水待浇时间长或钢水温度偏低出现粘包现象。

4．4  中间包钢水拉不完

主要原因是拉钢非正常中断；堵流时间掌握不好

4．5  中间包连拉炉数少

主要原因是连铸设备落后、铁水不足、钢水连不上、操作水平低。

5  降低钢铁料消耗的措施

根据钢铁料消耗的计算公式可以看到要降低钢铁料消耗必须提高冶炼收得率和连铸收得率，以下对如何降低钢铁料消耗进行分析：

5．1  提高冶炼收得率的措施

5．1．1  实行精料方针。优化入炉原料质量

1)铁水

对于炼钢用铁水必须经过铁水预处理进行三脱(脱Si、脱S、脱P)处理，同时对入炉铁水进行扒渣处理以减少铁水带渣量；铁水要有一定的温度，一般要求入炉铁水温度≥1250℃，铁水成分中要求P≤0．080％，S≤0．030％，Si含量在0．040％~0．060％之间。

2)废钢

入炉废钢最大边长≤500mm，最大单重≤300kg；入炉废钢必须清洁、干燥，不得带有耐火材料、封闭器皿和铅、锌、铜等有色金属及易爆物。

3)白灰

冶金石灰要新鲜、干净、干燥，不得混有外来夹杂物，焙瘤、焦炭等杂质不大于0．5％。冶金石灰理化指标如表1所示：

5．1．2  严格标准化操作。降低吹损率

5．1．2．1  稳定转炉装入量，适当提高废钢比

稳定装入量对转炉操作非常重要，严禁超装和欠装。装入量过大会使吹炼过程温度偏高，喷溅严重，渣量大，出现出钢剩钢，溅渣时粘氧枪和烟罩，甚至会发生烧枪等事故对生产影响很大；提高废钢比，一般来说铁水中大约有5％的非铁元素被吹损，废钢中非铁元素的吹损大约只有0．5％，两者综合起来的效果是每增加1％的废钢比可降低吹损率0．065％，钢铁料消耗可降低0．18kg／t。

5．1．2．2  吹炼过程严格标准化操作，防止喷溅和返干

喷溅是转炉在吹炼过程中经物理和化学变化产生的泡沫状高温炉渣从炉口喷出的现象。喷溅的产生造成金属和热量的大量损失，并加剧炉衬的冲刷，甚至造成烧枪、炉口和烟罩挂钢渣等。防止喷溅和返干的主要措施是早化渣、化好渣，使吹炼前期温度不过高，中后期温度不过低，控制C-O均衡反应使熔池温度均匀上升。

5．1．2．3  以控制钢渣量为重点，减少渣中铁损失

炼钢炉渣中的铁珠含量一般为6．7％，渣中铁珠含量很难通过工艺技术措施来降低因而降低炼钢渣中的铁珠损失的唯一途径是降低炼钢渣量。主要措施有改进石灰质量，提高石灰活性度，降低石灰S含量；采用复合造渣剂造渣同时结合出钢留渣，以缩短冶炼时间。实践表明渣量每降低1％，钢铁料消耗可下降0．5kg／t。

5．1．2．4  提高钢水终点C含量，降低炉渣FeO含量

坚持高拉c的操作法，使终点C含量在0．08％~0．12％之间，终点C含量每增加1％化学吹损可降低0．1％。为了减少终点炉渣中FeO含量在实际生产中采用终点降枪提氧压措施，终点枪位由正常吹炼枪位距液面300mm降低到200mm。同时将工作氧压由0．85MPa提高到0．90~0．95MPa；严格控制一次倒炉命中率，通过强化对一次拉碳率和增碳剂SiC的控制考核，推广使用SiMnFe，终点碳有了大幅度提高，同时配合严禁吹炼后期加矿石降温等措施，渣中全铁含量由2005年的平均18％左右降为2006年的14％。

5．2  提高连铸收得率的措施

5．2．1  采用连铸新技术．降低废品率

通过提高钢水质量，建立合理的二冷制度，保持较好的铸机状态，优良的连铸保护渣，以提高铸坯内在及表面质量来实现；从大包到结晶器采用全程保护浇铸，避免钢水的二次氧化。实践数据表明采用全程保护浇铸后可降低废品率0．2％。

5．2．2  精心操作降低损耗率

通过提高连铸连浇炉数，来降低每炉钢分担的余钢水量及切头切尾量，实现连铸工艺损耗率的大幅降低。转炉要为连铸提供温度合适、成分稳定和流动性良好的钢水；连铸要精心操作，杜绝人为造成的漏钢甚至非计划停机；减少连铸坯的切头、切尾、甩坯量，杜绝大包和中间剩钢。

5．3  在现实生产中，还存在一些非吹损因素，亦造成金属损失

这些因素主要有：在转炉吹炼过程中的各种穿漏钢事故；转炉出钢温度偏低，成分超标或出钢回磷等，使连铸拒浇，引起钢水回炉造成金属损失。

5．3．1  降低转炉穿漏钢事故

转炉在吹炼过程中的穿漏钢事故很难完全避免，尤其在下修转炉的接缝中，易于发生渗钢事故。为减少转炉漏钢事故的发生率，一炼钢主要采取了如下措施：在冶炼过程中，有意做高炉底；采用综合砌炉技术，重点提高炉底炉身接缝处的抗侵蚀能力：采用溅渣护炉技术；加强出钢口的日常维护，杜绝出钢口自动出钢。

5．3．2  提高操作水平，减少钢水回炉事故

因钢水质量不合格，而造成的钢水回炉是非工艺吹损金属损失的重要方面，一炼钢在减少钢水回炉方面采取的主要措施是：提高一次倒炉命中率，采用计算炼钢工艺，在终点控制中做到碳—温度相互协调；采用炼钢终渣稠渣工艺，降低钢水回磷。

6  结束语

钢铁料消耗是一项综合技术经济指标，其消耗指标水平的高低，反映一个炼钢工厂的管理与技术装备水平，先进的工艺加科学的管理，才能获取先进的钢铁料消耗指标。钢铁料消耗等于冶炼金属收得率与连铸金属收得率乘积的倒数，因而，降低钢铁料消耗的工作就在于提高冶炼金属收得率和连铸金属收得率。

参 考 文 献：

[1]   《山东冶金》2004年第30卷

[2]   《MetallurgyofSichuan》2005年第2期65~67页

[3]   冯聚和《钢铁冶金学原理》

[4]   《ENERGYFORMETALLURGICALJNDUSTRY》Vo112．No12 Mar12004