楊五存  劉飛  史湘東  裴春玲

（天津鐵廠有限公司  河北 涉縣 056404）

摘 要：針對天鐵180噸轉爐冶煉周期長，產能低，能耗高的問題，對供氧強度、出鋼口直徑、出鋼溫度和廢鋼加入量等煉鋼工序進行改進優化。結果表明，工序改進優化后，冶煉周期明顯縮短，月產能最高可達42萬噸；工序成本逐月下降，并穩定在400元/噸以內，降本增效效果顯著，為企業帶來可觀的經濟效益。

關鍵詞：轉爐煉鋼；降本增效；供氧強度；出鋼口

隨著供給側結構改革的不斷深入，鋼鐵行業節能降耗的需求日益明顯。轉爐煉鋼作為最主要的煉鋼方法，其鋼產量約占我國鋼鐵總產量的70%以上，通過優化轉爐工藝參數等措施，有效控制轉爐冶煉成本，提高生產經濟效益成為鋼鐵企業生存和發展的唯一出路。

近幾年，國內轉爐圍繞著降本增效的目標，實施強化生產、優化工藝、改進備等措施，取得了部分研究進展^[1-5]。首秦金屬材料有限公司積極調整爐料結構，降低入爐原料成本，并對爐況實行精細化管理，保持爐內長期順穩^[6]；遷安軋一鋼鐵有限公司進行燒結礦直接加入轉爐冶煉實踐，最大程度的利用含鐵輔料，提高煉鋼效率，減少廢鋼使用量，降低生產成本^[7]；柳鋼進行配加廢鋼生產實踐，利用實際生產數據，分析配加廢鋼后的降燃燒比效果，降低噸鋼生產成本^[8]；漣源鋼鐵有限公司優化裝入制度，通過鐵水、廢鋼、礦石等資源的合理搭配，依靠自動煉鋼模型計算礦石加入量，合理調整礦石加入方式、氧槍槍位等保證冶煉過程的平穩進行，鋼鐵料成本明顯降低^[9]。

1  煉鋼工藝調整

天鐵熱軋煉鋼系統裝備主要包括，一座1300燉的混鐵爐和一座倒灌站為煉鋼供應鐵水。兩座鐵水脫硫設施對鐵水硫含量進行控制，為下一道工序提供優質的鐵水，減輕煉鋼的負荷。兩座180噸頂底復吹轉爐，進行冶煉（粗煉）作業。兩座LF精煉爐和一座三車五位RH精煉爐，對粗煉的鋼水進一步凈化，不斷提高鋼水質量和鋼水純凈度，為冶煉高附加值產品提供了設備的保障。為積極應對鋼鐵行業的各種挑戰，改善轉爐冶煉周期長，產能低，能耗高的問題，天鐵于2019年2月開始著手進行工序優化，主要包括以下幾個方面，如圖1所示：

（1）提高供氧強度，縮短吹氧時間；

（2）調整出鋼口直徑，保證合理出鋼時間；

（3）做好鋼包烘烤，降低出鋼溫度；

（4）提升廢鋼加入量，降低鐵耗。

圖1 天鐵轉爐煉鋼工藝優化措施

1.1提高供氧強度，縮短吹氧時間

氧氣頂底復吹轉爐吹煉過程控制的目的是使操作穩定，縮短冶煉時間，降低各種能耗，提高終點命中率，從而達到“高產、優質、低耗和省力”的目的^[10-11]。具體地講，吹煉控制要求盡可能快的形成堿性渣，快速降低碳和成渣速度加快，在盡可能少加入輔助材料消耗的條件下，保證鋼水充分脫硫、脫磷。合理的氧槍設計使吹煉過程中噴濺和溢渣減少，爐齡增長，金屬收得率高，產品各項指標更符合要求，能源消耗少。

天鐵熱軋180噸頂底復吹轉爐原氧槍噴射角度為15度，流量為38000m³/h。吹煉過程存在吹氧時間長較約為15-16min，終點爐渣TFe高，噴濺嚴重，鋼水回收率低，工序成本高等問題。針對此情況，根據該鋼廠的鐵水條件和設備狀況，將氧槍噴頭噴射角度調整為13.5度，流量調整為43500m³/h。

改進后的氧槍噴頭氧氣流量增加，噴孔夾角變小，喉口直徑變大，說明新的噴頭供氧強度增加，熔池攪拌能力增強，沖擊深度增強，使得爐內反應提前。根據天鐵干法除塵冶煉工藝，前期90秒不允許加入任何物料的特點，槍位采用低—高—低的槍位控制。即前期槍位稍低，控制在1400mm，促進爐內反應快速化渣提溫脫磷；4min后提槍至1700mm，消除前期泡沫渣，然后根據爐渣情況逐步降槍至1600mm，中期槍位按照1600mm控制，主要控制爐渣化透化好，利用物料調節和槍位小幅波動減少返干和噴濺；后期根據化渣情況，氧槍降至1200mm，增加熔池攪拌，降低爐渣氧化性。新舊噴頭的槍位控制如圖2所示：

圖2 新舊噴頭槍位控制

經過現場試驗，冶煉效果明顯見好，吹氧時間縮短1.5分鐘左右，終點FeO降為16%左右，轉爐內冶煉反應快、攪拌強、操作平穩，鋼水成份均勻。統計數據顯示返干時間縮短了0.43min，轉爐噴濺率由舊噴頭的42.6%降低至新噴頭的8.9%，噴濺率降低明顯。噴頭改變前后轉爐噴濺情況如圖3所示：

圖3 噴頭改變前后轉爐噴濺情況

1.2調整出鋼口直徑，保證合理出鋼時間

出鋼口作為鋼水由轉爐進入鋼包的唯一通道，每爐鋼出鋼前期，出鋼口內部耐材受高溫鋼水的摩擦沖刷和氧化侵蝕，使轉爐出鋼口內耐材減少，出鋼口內徑慢慢變大；出鋼快結束時，隨著鋼水出完，流出的爐渣又在出鋼口內壁堆積，如此反復，轉爐出鋼口內慢慢形成又厚又硬的爐渣，起到保護出鋼口的作用，當出鋼口壽命達到后通過擴孔機鉆孔更換出鋼口^[12-13]。

天鐵熱軋原出鋼口直徑為160mm，出鋼時間最長達到了10min以上，因前期出鋼時間過長，出鋼過程中鋼水靜壓力和沖刷力使得出鋼口內部粗糙，造成生產節奏慢、鋼水溫降大、出鋼口壽命短、轉爐小面侵蝕過快等問題。通過分析，將出鋼口直徑由160mm逐步擴大到210mm，來實現減少出鋼時間。試驗結果表明，出鋼口直徑擴大，岀鋼時間縮短，新出鋼口出鋼時間在5分半左右，出鋼口的形狀保持較好，壽命大幅提升，壽命由180次提高到350次以上。

1.3做好鋼包烘烤，降低出鋼溫度

對鋼包烘烤系統進行改造，將普通式燒嘴改造為蓄熱式燒嘴。規范在線烘烤技術，加強監督和檢查，保證鋼包烘烤時間，確保出鋼時鋼包包襯溫度在950℃以上。規定鋼包就位后，轉爐必須2min內出鋼，以減少鋼包等待造成的溫度損失。

通過加大鋼包管理力度，鋼包溫度大于950℃的比例達到了90%以上。另外出鋼口優化和氧槍的優化，使得整體溫度損失相應減少，出鋼溫度由1670℃降低到1630℃，從而使得爐況明顯好轉，爐型保持良好，爐齡由8000爐提升到13000爐。

1.4提升廢鋼加入量，降低鐵耗

無論短期經濟利益看，還是從長期經濟效益和社會效益看，提高廢鋼比都是歷史發展的必然，同時也是公司發展的最佳選擇^[14-15]。天鐵經過現場調查，通過單獨加大廢鋼斗的尺寸，不能滿足廢鋼的加入量。通過反復討論，決定除了對廢鋼斗加大增加廢鋼加入量外，對工序進行改造，增加廢鋼的加入點。在混鐵爐區域，采用向鐵包內加入鋼筋壓塊方法，主要利用天車進行具體操作；倒灌站采用加入破碎料的方法，主要是在吊包口加設溜管和除塵設備，利用鏟車向鐵包內加入；在爐后區域同樣加入除塵家口和溜管，加入潔凈廢鋼，通過多工序的廢鋼加入，滿足了廢鋼加入量的要求，一直以來鐵耗保持在950kg左右，廢鋼加入量維持在15t左右。通過調整輔料加入量，保證爐渣堿度R在3.2左右，廢鋼加入量調整為40-50t，鐵耗降低到800kg以下。

2降本增效效果

2.1爐渣全鐵降低

轉爐渣中TFe含量過高會導致在冶煉過程中嚴重侵蝕爐襯，降低爐齡；鐵損增加，石灰消耗增加，從而增加冶煉成本。煉鋼工序改進優化后，TFe含量逐月下降，TFe含量由22%降低到16%左右，鋼水回收率提高2%。TFe含量變化情況如圖4所示：

圖4 TFe含量變化情況

2.2制造成本降低

通過工序優化，冶煉節奏加快，生產連續順行，冶煉指標大大好轉，煉鋼冶煉制造成本得到有效的控制，工序優化前煉鋼制造成本最高685元/噸，優化后制造成本穩定在400元/噸左右，最低達到394元/噸。煉鋼工序優化前后制造成本情況如圖5所示：

圖5 煉鋼工序優化前后成本

2.3產能提高

煉鋼系統生產順利，操作穩定，冶煉周期明顯縮短，產能得到了很大的釋放。優化前月產能最高達到28萬噸，優化后最高月產能達到了42萬噸。煉鋼工序優化前后月產能情況如圖6所示：

圖6 煉鋼工序優化前后月產量

3  結論

天鐵通過對轉爐煉鋼工序進行改進優化后，取得了顯著成效，主要包括以下內容：

（1）對供氧強度、出鋼口直徑、出鋼溫度和廢鋼加入量等煉鋼工序進行改進優化后，使得吹氧時間縮短、出鋼時間合理、出鋼溫度降低、鐵耗降低。

（2）煉鋼工序成本逐月下降，并穩定在400元/噸左右，有效控制企業生產成本，實現企業生產的低成本化。

（3）轉爐煉鋼過程平穩運行，冶煉周期明顯縮短，產能得到釋放，企業生產能力提高，從而帶來客觀經濟效益。

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