转炉钢铁料消耗分析与对策

转炉钢铁料消耗分析与对策1前言钢铁料消耗一般占转炉生产成本80％以上[1]。降低钢铁料消耗不仅可以降低生产成本，而且有利于改善其它技术经济指标，是企业降低产品成本的有效手段之一[2]。降低钢铁料消耗将有效降低各类废弃物的产生量，为开展清洁生产、发展循环经济创造良好条件。降低钢铁料消耗主要依靠减少生产过程中钢铁料的损耗。本文旨在通过分析转炉炼钢过程中影响钢铁料损耗的主要因素，提出一些降低钢铁料消耗的技术和管理措施，但钢铁料消耗涉及到原料、炼钢、连铸及管理等各工序或部门，影响因素较多，而各企业生产钢种、品种、原料质量、工艺装备、操作水平等均不同，因此分析时主要以定性为主。2影响钢铁料消耗的主要因素2．1转炉钢铁料损耗概述转炉炼钢生产过程，由于氧化吹炼、切割、容器的倒运等，钢铁料(钢水、铸坯)均要受到不同程度的损耗，见下表：2．2转炉钢铁料损耗分析2．2．1铁水预处理铁水是转炉炼钢的主要原料，为了减轻转炉冶炼负担，目前已普遍采用铁水脱硫预处理工艺。铁水脱硫处理的铁损主要发生在处理前后的扒渣带铁和处理过程中的喷溅及铁水倒运泼铁、沾铁等。扒渣带铁与铁水自带的高炉渣和脱硫渣量成正比，其中脱硫渣量的大小与采用的脱硫粉剂有关。例如，某厂采用混合喷吹脱硫工艺和纯镁喷吹脱硫工艺，脱硫剂消耗分别为～4kg／t铁和～0．3kg／t铁，相应的渣量分别为4．64kg／t铁和0．65kg／t铁，扒渣铁损分别为2．09kg／t铁和0．29kg／t铁，并得出当粉气比≥100kg／m3时，可使喷溅控制在1％以下，有效减少了铁水喷溅损耗。尽量减少铁水预处理过程中的倒运次数，也能有效减少铁水的运输损耗。通过沙钢等企业的实践，在高炉铁水罐内直接进行脱硫处理再将脱硫铁水兑人转炉——“一罐到底”的方式，相较其它方式减少了倒罐次数，降低了铁水的热量损失，减少了铁水的倒运损失，从而有效的降低了转炉钢铁料的损耗。2．2．2转炉冶炼转炉工序的铁损主要由转炉冶炼工位的烟尘、钢渣及喷溅等因素引起，占本工序铁损量的98％，其它还有回炉、钢水出不尽等，精炼炉处理中损失很少。烟尘损失：通常情况下约占本工序铁损量的55％，其中碳氧化损耗约占44％、金属烧损约占11％，这部分损失量主要取决于钢铁料中碳含量。钢渣中金属损失量：通常情况下约占本工序铁损量的37%，其中硅、锰氧化损失约占7．5％，铁氧化损失约占22．5％，渣中钢粒约占7％。喷溅损失：通常情况下约占本工序铁损量的6％。回炉、钢水出不尽等：通常情况下约占本工序铁损量的2％。转炉冶炼是一个氧化过程，如何尽可能减少氧化损失是减少转炉冶炼铁损的关键。但在氧化损失中，一类为必要损失，只能适当减少，而无法避免。如转炉冶炼需利用氧化钢铁料中的碳、硅、锰等元素以获得化学热来满足生产工艺需要，这部分铁损可称为必要损失。但其含量也不能过多，如铁水中的硅含量，根据热平衡计算当铁中的硅量达到0．30％时即可满足需要，而当[Si]0．3％时，将会影响炉渣碱度而需增加石灰造渣量，无疑将会增加渣中铁损，同时易造成喷溅铁损。另一类氧化损失是可以努力避免或减少的，如转炉冶炼过程中的过氧化现象，这也是转炉冶炼一直在追求的目标。目前采用的措施包括：从提高碳、氧的有效反应考虑，采用了优化氧枪、合理吹氧工艺、顶底复吹、吹氧静态或动态计算机控制、提高双标率、避免补吹过氧化和出高温钢等措施；从减少渣量考虑，采用包括精料人炉(三脱铁水、加工精废钢、活性石灰等)、避免过氧化和出高温钢等措施。其它减少铁损的措施还有选用合理的转炉炉型、采用顶底复吹技术、合理的装入制度、合理的操作工艺以减少喷溅铁损的发生；采用有效的挡渣器、减少下渣量和采用RH轻处理均可有效减少合金料的损失；及时对炉体的修补以保证炉内钢水的出尽等。2．2．3连铸连铸的铁损包括氧化铁皮、切割损失、切头切尾、中包注余、大包注余、漏钢、废品、清理损失等。通过多年来对连铸机的不断改造和完善，连铸钢水损失率普遍控制在3％以下，影响连铸机铁损的主要因素，已由最初的漏钢、废品等因素变为中包注余、切头切尾、切割损失等因素，其损失量约占连铸工序铁损量的80％。中包注余：通常约占连铸工序铁损量的40％。中间包更换时，为保证铸坯质量，包中必需剩余一定量钢水5～10吨钢。某炼钢厂单中间包连浇炉数由6．05炉／包提高到7．04炉／包，降低钢水消耗1．5kg／[3]；某钢厂一个中间罐连浇79h59min，单罐生产233炉，生产合格铸坯6150t，吨合格坯钢水消耗仅1007．9kg。因此如何提高中包寿命已成为减少钢水损耗的关键。切头切尾：通常约占连铸工序铁损量的30％。切头切尾与铸机流数和连浇炉数关系极大，为此提高铸机拉速以减少铸机流数、大包和中包水口快速更换以实现多炉连浇已为国内外钢铁企业普遍采用。提高铸机拉速还有利于降低铸坯的氧化损失，同时有利于提高热送温度，减少轧钢加热炉内加热时间，十分有利于减少轧钢工序氧化损失。切割损失：通常约占连铸工序铁损的10％。切割损失与铸坯定尺和割缝宽直接相关。相同吨位下，长尺坯切割数少，并选用窄缝切割枪以减少割损，当然铸坯定尺的确定要满足轧钢的需要。大包注余损失约占连铸钢水量的5％，目前已普遍采用下渣检测，注余量接近于零。漏钢损失曾是连铸铁损的重要原因，目前由于自动控制水平的提高，很多厂已安装漏钢预报系统，漏钢现象已很少发生。连铸钢水质量的提高及连续矫直、电磁搅拌、液压振动、动态软压下、二冷水自动控制等新技术的采用，废品损失也已很少。从连铸工序铁损分析，认为如何提高中包使用寿命和提高拉速应该成为减少连铸铁损的研究方向。3降低转炉钢铁料消耗的措施根据某厂经验，炼钢钢铁料损耗有～5％发生在原料工序(含铁水预处理)，～83％发生在转炉工序，～12%发生在连铸工序。根据以上对铁损的分析，确定降低转炉钢铁料消耗的措施。3．1原料工序3．1．1主原料(1)采用铁水预处理技术，控制铁水中的[Si]、[S]、[P]成分；强化铁水扒渣操作，有条件的企业尽量选用直接利用铁水运输罐进行纯镁脱硫的技术，并选用合理的粉气比，以降低铁水渣量、喷溅所造成的铁损及铁水倒罐带来的铁损。(2)废钢清洁、干燥并有合适外形尺寸和单重，轻、重型废钢要合理搭配。控制生铁块的加入量，适当搭配一定量的铁矿石和氧化铁皮。3．1．2副原料(1)采用活性石灰，提高石灰有效利用率，以减少炉渣量。(2)萤石、白云石等辅料的加人要合理控制，有利于转炉渣量的减少，以降低铁损。3．2转炉工序3．2．1减少喷溅(1)控制转炉超装，保持合适炉容比，严格兑铁工艺制度。(2)加强标准化操作，合理控制枪位和氧压，化好渣，早化渣。(3)采用少渣炼钢，减少喷溅。3．2．2减少渣中铁损(1)少渣炼钢是降低渣中铁损的有效措施，有条件的地方，应尽量采用¨三脱¨铁水进行冶炼。(2)推荐有条件的企业采用双联法转炉炼钢技术，即利用一台转炉专门用于脱磷，另一台转炉专用于脱碳(渣量可很少，并将其产生的渣用于脱磷)。采用该法可减少转炉渣量30％以上，不仅减少渣中铁损，而且可减少喷溅铁损，脱磷渣可作磷肥加以利用。(3)转炉吹氧采用静态、动态和计算机控制技术，根据钢种需要实现一次拉碳到位，既可以降低钢铁料消耗、降低合金料消耗、提高炉龄、降低吨钢成本，又可以避免补吹、过氧化、出高温钢、减少废品生成、减少钢中夹杂和提高钢的质量。(4)采用顶底复吹技术，提高碳氧平衡，以减少钢中氧含量，并使熔池搅拌更充分、平稳，减少喷溅，提高冶炼效率和金属收得率。3．2．3其它(1)提高摇炉水平，防止摇炉泼钢、泼铁现象，及时更换出钢口，保证质量，确保钢水出尽。(2)采用先进挡渣器，尽量减少转炉下渣量，提高合金收得率。(3)采用RH轻处理，利用其碳脱氧功能，减少钢中氧含量，从而减少合金消耗。3．3连铸工序3．3．1提高连浇炉数(1)采用优质中包耐火材料，提高中包寿命。(2)采用大包、中包水口快速更换技术。(3)加强转炉和连铸工序的协调管理，努力增加连浇炉数。(4)采用中间包内钢水液面实测停浇，合理控制中间包余钢量，确保中间包内残余钢水量小于5％。(5)加强转炉和连铸的协调管理，并按技术要求对铸机加强维护和检修，保持铸机完好，以确保连浇。3．3．2减少切头切尾(1)在质量得到保证的前提下，通过适当改造，提高拉速，减少流数。(2)尽可能多地提高连浇炉数。(3)中包开浇正常后，立即投入结晶器液面自动控制，减少液面波动，降低切头损失。中包停浇和中包快换过程中采用逐流收尾坯操作技术，提高铸坯定尺合格率，减少切尾损失。(4)在满足轧钢的需求下，尽量选用长尺坯，并优化定尺切割技术，根据钢种的收缩率，合理调节定尺长度，确保平均定尺精度控制在0～40mm。3．3．3其它(1)选用窄缝切割枪，减少切缝铁损。(2)大包设置下渣检测，减少铸余。(3)设置必要的技术装备，如结晶器液面控制漏钢预报、电磁搅拌、动态轻压下、二冷水自动控制等，优化连铸工艺，提高铸坯合格率，减少废品损失。4结语(1)降低转炉钢铁料消耗，有利于企业降低成本，减少废弃物产生量，并减轻对环境的压力，发展循环经济。(2)转炉钢铁料消耗涉及多个工序和部门，是一个综合性指标，要降低转炉钢铁料消耗需进行综合管理，并根据测算指标落实具体措施后才能达到预定目标。(3)采用合理的铁水预处理措施、提高转炉冶炼和控制水平、减少转炉过氧化和渣量、实现连铸的多炉连浇是目前转炉炼钢减少钢铁料消耗的主要方向。(4)增设必要的控制和检测设备降低设备故障率，通过学习和培训加强职工职业素质和技术水平，减少人为铁损的发生。(5)加强自产废钢的回收，尽最大可能回收废钢，对炉下和进入渣场的钢渣进行磁选，回收金属含量较高部分和废钢一起人炉，提高炼钢废金属回收率。