煉鋼廠(chǎng)降低鐵合金消耗的工藝措施

謝 勇

（濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司規(guī)劃發(fā)展部，山東 濟(jì)南250101）

1 前 言

鐵合金是煉鋼的重要原料之一，是鋼的組成成分。鐵合金在煉鋼冶煉過(guò)程中，有兩個(gè)功能：一是脫氧，是煉鋼生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，鐵合金作為脫氧劑的一種，更是必不可少原材物料。二是合金化，煉鋼根據(jù)鋼種加入各種各樣的鐵合金，生產(chǎn)各種各樣優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼，以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)的多種需要。某煉鋼廠(chǎng)通過(guò)現(xiàn)狀分析，采取優(yōu)化工藝操作、采用新技術(shù)、提高崗位職工操作水平、強(qiáng)化合金日常管理、完善脫氧生產(chǎn)工藝等管理和技術(shù)措施，有效降低了鐵合金消耗，從而降低了煉鋼的生產(chǎn)成本，對(duì)煉鋼廠(chǎng)提高綜合管理水平，進(jìn)一步降低鐵合金消耗，提質(zhì)降本，增強(qiáng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力意義重大。

2 現(xiàn)有脫氧合金化工藝存在的問(wèn)題

降低鐵合金消耗不僅可以降低生產(chǎn)成本，而且有利于改善其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是企業(yè)降低產(chǎn)品成本的有效手段之一。降低鐵合金消耗將有效降低各類(lèi)廢棄物的產(chǎn)生量，為開(kāi)展清潔生產(chǎn)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造良好條件。在進(jìn)行優(yōu)化工藝之前，對(duì)現(xiàn)有脫氧合金化工藝存在的問(wèn)題進(jìn)行分析如下。

2.1 轉(zhuǎn)爐裝備及底吹狀況

煉鋼廠(chǎng)現(xiàn)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹供氣元件設(shè)計(jì)共有8塊，呈360°均勻布置，轉(zhuǎn)爐爐齡平均在15 000爐左右。在轉(zhuǎn)爐爐齡5 000 爐左右時(shí)，底吹供氣元件出現(xiàn)堵塞、底吹流量降低等現(xiàn)象，導(dǎo)致終點(diǎn)鋼水過(guò)氧化、終渣TFe 含量升高，鋼鐵料與合金料消耗升高，對(duì)轉(zhuǎn)爐低成本運(yùn)行帶來(lái)了困難。

2.2 出鋼過(guò)程下渣控制

煉鋼廠(chǎng)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐無(wú)可靠的下渣檢測(cè)設(shè)備，單純依賴(lài)人工判斷出鋼下渣情況。目前人工控制出鋼下渣主要通過(guò)兩種手段：1）出鋼前期盡快搖爐，保證出鋼口部位鋼水液面高度，控制出鋼卷渣；2）通過(guò)觀察鋼流顏色、鋼流狀態(tài)，判斷是否下渣。人工控制出鋼下渣，受崗位人員操作習(xí)慣、精神狀態(tài)影響較大，反應(yīng)滯后、誤判率高，易導(dǎo)致出鋼不凈或大量下渣，而且無(wú)法定量評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)爐下渣量。現(xiàn)煉鋼廠(chǎng)依靠擋渣棒控制出鋼后期下渣，依靠擋渣棒，無(wú)法實(shí)施有效阻斷轉(zhuǎn)爐進(jìn)入鋼包，擋渣的成功率存在諸多不確定性，現(xiàn)120 t、210 t轉(zhuǎn)爐的出鋼下渣量在5 kg/t鋼左右。

2.3 脫氧合金的加入方式

轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中，崗位出鋼操作人員大多憑經(jīng)驗(yàn)配加合金，人為因素干擾較大，導(dǎo)致同一鋼種在相同條件下的合金加入量波動(dòng)，影響鋼種冶煉成分和合金成本。

2.4 影響合金回收率的因素

轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中鐵合金加入時(shí)機(jī)、加入速度、是否落入鋼流的精準(zhǔn)程度、出鋼口的狀態(tài)、轉(zhuǎn)爐傾角度、擋渣效果、成品成分控制的范圍等這些因?qū)俣紩?huì)導(dǎo)致合金消耗不穩(wěn)定。

2.5 主要脫氧合金種類(lèi)

煉鋼廠(chǎng)現(xiàn)用脫氧合金主要是含鋁合金，由于鋁制品價(jià)格高，導(dǎo)致合金成本相對(duì)較高。

2.6 管理制度

各類(lèi)鐵合金的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、領(lǐng)取、使用等環(huán)節(jié)存在管理粗放、不細(xì)致現(xiàn)象，涉及到原料采購(gòu)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、煉鋼車(chē)間等部門(mén)，不能做到標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、規(guī)范化管理，也是鐵合金消耗居高不下的因素之一。

2.7 其他因素

鋼軋產(chǎn)線(xiàn)協(xié)同、聯(lián)動(dòng)積極性不高，部分鋼種性能指標(biāo)超標(biāo)；采購(gòu)部門(mén)對(duì)合金替代品的使用存在疑慮等，不同程度地影響合金消耗指標(biāo)。

3 煉鋼過(guò)程中生產(chǎn)工藝改進(jìn)與實(shí)踐

通過(guò)分析現(xiàn)有生產(chǎn)條件，以降低合金消耗為切入點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐供氣元件實(shí)施在線(xiàn)快速更換技術(shù)；實(shí)施出鋼過(guò)程的滑板擋渣技術(shù)；規(guī)范出鋼工操作標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格合金工崗位操作規(guī)程；采用自動(dòng)煉鋼和頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制水平，降低終點(diǎn)氧含量；制定鐵合金采購(gòu)、運(yùn)輸、使用管理制度，強(qiáng)化合金現(xiàn)場(chǎng)管理，杜絕合金浪費(fèi)、丟失現(xiàn)象，全方位推進(jìn)鐵合金成本管理向精細(xì)化邁進(jìn)。

3.1 實(shí)施轉(zhuǎn)爐底吹元件在線(xiàn)快換技術(shù)

通過(guò)實(shí)施轉(zhuǎn)爐底吹元件在線(xiàn)快換技術(shù)，更換元件后轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)平均碳氧濃度積由最高35×10-4降低為23×10-4，平均終點(diǎn)碳由0.06% 提高到0.08%，鋼中自由氧含量降低80×10-6，終點(diǎn)爐渣中w（TFe）降低2%，降低脫氧鋁消耗0.3 kg/t。

3.2 采取滑板出鋼擋渣技術(shù)

轉(zhuǎn)爐出鋼采用滑板擋渣技術(shù)后，擋渣成功率達(dá)99%，擋渣效果良好，鋼包渣層厚度由原來(lái)的100 mm減少到50 mm，轉(zhuǎn)爐下渣量控制在3 kg/t鋼以?xún)?nèi)，減少了鋼包回P、回S現(xiàn)象，合金回收率明顯提高，同時(shí)減輕了LF精煉的造渣負(fù)擔(dān)，縮短了精煉周期。

3.3 優(yōu)化完善脫氧合金化操作

優(yōu)化低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧合金工藝。在出鋼前期使用碳粉代替部分鋁進(jìn)行預(yù)脫氧，使用高碳錳鐵復(fù)合球代替中碳錳鐵進(jìn)行合金化，優(yōu)化合金加入時(shí)機(jī)，采取“先強(qiáng)后弱”的方式，即出鋼1/3 時(shí)，先加入強(qiáng)脫氧劑，后加入弱脫氧劑，利用不同合金的脫氧梯度，優(yōu)化完善脫氧模式，降低合金消耗。

3.4 實(shí)行窄成分控制

強(qiáng)化操作精準(zhǔn)控制，實(shí)行窄成分控制。通過(guò)對(duì)影響窄成分控制的主要影響因素的分析，并采取了一系列措施：依據(jù)終點(diǎn)碳制定各鋼種鐵合金回收率，建立鋼水包智能底吹模式；提高終點(diǎn)成分命中率，規(guī)范鐵合金加入操作，開(kāi)發(fā)合金配加模型；采取合金配加最優(yōu)模式等措施，使窄成分控制率達(dá)到了98%以上。

3.5 加大合金替代力度

加大合金替代力度。開(kāi)發(fā)高碳錳鐵復(fù)合球、硅錳合金球、鋁造渣球等質(zhì)優(yōu)價(jià)廉合金產(chǎn)品，替代純鋁制品和含錳塊狀合金，通過(guò)優(yōu)化貴重合金替代品技術(shù)在Q235、Q345 等鋼種上應(yīng)用，在保證鋼水質(zhì)量，產(chǎn)品性能可靠的前提下，合金消耗進(jìn)一步降低。

3.6 鋼軋聯(lián)動(dòng)

通過(guò)鋼軋聯(lián)動(dòng)，優(yōu)化成分工藝設(shè)計(jì)、軋制工藝等技術(shù)攻關(guān)，在厚板產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了Q235B、Q235C、A283 系列普碳板降Mn、降A(chǔ)l；Q345B-L、Q345BLW 等低合金板降V、降Mn；Q420B 以V 代Nb；Q345R以V代Nb；普通船板降Mn、高強(qiáng)船板降Mn、降Nb。在寬厚板產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了探傷Q345R 降Nb、降Ti；探傷Q345B/C/D/E 降Nb；普通船板降Mn、高強(qiáng)船板降Mn、降Nb等工藝，通過(guò)實(shí)施控軋控冷技術(shù)，鋼板性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，有效降低了合金消耗。

3.7 推進(jìn)合金精益化管理

制定鐵合金運(yùn)輸、領(lǐng)取、使用等一系列管理制度，杜絕浪費(fèi)、失竊現(xiàn)象，堵塞管理漏洞，特別是鈮鐵、釩鐵等貴重合金的管理得到強(qiáng)化，徹底杜絕了失竊現(xiàn)象，推進(jìn)合金管理向精益化邁向。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化煉鋼過(guò)程終點(diǎn)控制、實(shí)施轉(zhuǎn)爐底吹元件在線(xiàn)快換技術(shù)、實(shí)施轉(zhuǎn)爐出鋼滑板擋渣技術(shù)、優(yōu)化低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧合金工藝、強(qiáng)化操作精準(zhǔn)控制，實(shí)行窄成分控制、采取合金替代、鋼軋產(chǎn)線(xiàn)聯(lián)動(dòng)、管理提升等措施，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到改善，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C 含量由0.06% 提高到0.08%，終點(diǎn)爐渣中TFe降低2%，降低脫氧鋁消耗0.3 kg/t、轉(zhuǎn)爐下渣量控制在3 kg/t 鋼以?xún)?nèi)、窄成分控制率達(dá)到了98%以上，噸鋼合金成本綜合降低6元/t左右，合金消耗有效挖潛，從而降低了煉鋼的生產(chǎn)成本。