宣鋼煉鋼低鐵耗快節(jié)奏生產(chǎn)實(shí)踐

蔡 飛

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司技術(shù)中心，河北 宣化075100）

1 前 言

隨著宣鋼轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的需求，鐵水資源與煉鋼生產(chǎn)供需關(guān)系發(fā)生了變化，鐵水供給已越來越不能滿足煉鋼提產(chǎn)能要求，為充分發(fā)揮轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)宣鋼提產(chǎn)增效目的，轉(zhuǎn)爐冶煉需盡快建立起低鐵耗快節(jié)奏新的生產(chǎn)模式。

宣鋼二鋼軋廠煉鋼作業(yè)區(qū)主要生產(chǎn)設(shè)備包括兩座150 t轉(zhuǎn)爐、兩座150 t LF 精煉爐、兩臺(tái)12機(jī)12流小方坯連鑄機(jī)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以生產(chǎn)低合金螺紋鋼、高號(hào)優(yōu)碳鋼及低碳焊絲用鋼為主。結(jié)合宣鋼生產(chǎn)實(shí)際，通過工藝創(chuàng)新及設(shè)備改造，摸索出一套煉鋼低鐵耗快節(jié)奏生產(chǎn)技術(shù)，在降低鐵水消耗的同時(shí)，同步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提升。

2 低鐵耗生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 入爐鐵水組織與分析

要實(shí)現(xiàn)煉鋼降鐵耗，冶煉過程熱平衡是重點(diǎn)，轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱量來源主要是鐵水物理熱及化學(xué)熱，鐵水物理熱為主要熱量來源［1］，化學(xué)熱主要源于鐵水中C、Si、Mn等元素的氧化放熱。宣鋼兩座2 500 m3高爐鐵水直供兩座150 t 轉(zhuǎn)爐，高爐距轉(zhuǎn)爐距離較近，通過高架橋進(jìn)入煉鋼折罐間進(jìn)行折罐兌鐵，鐵水溫度損失相對(duì)較低，目前供煉鋼鐵水溫度平均1 250～1 300 ℃，鐵水硅、錳含量平均0.20%～0.40%，磷含量平均0.100%～0.130%，在滿足煉鋼平穩(wěn)生產(chǎn)的前提下，有較好的物理熱，為降鐵耗提供一定基礎(chǔ)。表1為宣鋼鐵水情況。

為減少熱損失，生產(chǎn)組織一方面加快鐵水周轉(zhuǎn)節(jié)奏，并做好鐵包加覆蓋劑保溫工作，另一方面在鐵水P、S 不高且冶煉非品種鋼時(shí)不經(jīng)脫S 站處理，直接兌入轉(zhuǎn)爐，盡可能提高入爐鐵水溫度。

表1 宣鋼鐵水成分與溫度

2.2 冶煉工藝分析

結(jié)合宣鋼高爐產(chǎn)能及整體工藝裝備匹配情況，煉鋼提出降鐵耗攻關(guān)，轉(zhuǎn)爐入爐結(jié)構(gòu)調(diào)整后，導(dǎo)致整個(gè)吹煉過程發(fā)生變化，需制定新的工藝冶煉模式。

（1）冶煉前期硅、錳元素大量氧化，但由于廢鋼裝入過多，吹煉前期爐內(nèi)升溫速度變慢，碳-氧反應(yīng)推遲［2-3］，此時(shí)應(yīng)快速調(diào)高供氧流量，并采取低槍位吹煉，待廢鋼熔化爐內(nèi)溫度升高以后再提槍化渣，同時(shí)各種入爐渣料遵循小批量、多批次入爐。

（2）冶煉中期爐溫升到1 450 ℃左右時(shí)，碳氧反應(yīng)加快，爐內(nèi)溫度迅速升高，此時(shí)極易引起噴濺，為控制爐內(nèi)反應(yīng)過快，可適當(dāng)加入生白等冷料（盡量減少燒結(jié)礦等冷料入爐，避免產(chǎn)生更多的FeO促進(jìn)爐渣泡沫化使噴濺嚴(yán)重）進(jìn)行調(diào)溫，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)低供氧流量，后期再次壓低槍位，確保終點(diǎn)強(qiáng)攪時(shí)間，保證鋼水質(zhì)量。

（3）當(dāng)鐵水物理熱及化學(xué)熱較低轉(zhuǎn)爐熱量不足時(shí)，需增加焦炭作為發(fā)熱劑，用于提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度，保證正常出鋼溫度要求。

2.3 其他降鐵耗輔助措施

（1）提高廢鋼入爐質(zhì)量，保證堆密度要求。為保證單斗廢鋼加入量滿足至少25 t 以上，公司從進(jìn)口抓起，對(duì)廢鋼尺寸及堆密度嚴(yán)格把關(guān)，保證綜合堆密度1.0 t/m3以上，專門采購(gòu)部分優(yōu)質(zhì)廢鋼保證廢鋼結(jié)構(gòu)搭配合理（含滿足要求的生鐵塊搭配使用）。

（2）爐后加廢鋼。品種鋼生產(chǎn)時(shí)爐后加調(diào)溫冷鋼2～3 t；生產(chǎn)低合金時(shí)爐后加調(diào)溫冷鋼1～2 t。

（3）爐后合金烘烤。為配合降鐵耗后低溫冶煉模式，需同步降低出鋼溫度。轉(zhuǎn)爐爐后設(shè)置合金烘烤裝置，將每爐入鋼包的合金提前進(jìn)行烘烤，可將合金烘烤至800 ℃以上，降低出鋼溫度10 ℃以上。

通過以上措施的實(shí)施，降針耗取得顯著效果，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。

表2 降鐵耗前后數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 數(shù)據(jù)顯示，鐵耗前由之前的平均979 kg/t降低至929 kg/t，降低50 kg/t鋼，鐵水裝入量從每爐平均195.4 t 降至186.2 t，廢鋼則由每爐平均14.9 t增加至24.9 t，鐵耗的降低有效彌補(bǔ)了宣鋼鐵水資源量不足的問題，在高爐出鐵能力不變的情況下提升了轉(zhuǎn)爐的出鋼節(jié)奏及能力，為盡快適應(yīng)當(dāng)前兩座高爐供兩座轉(zhuǎn)爐新的生產(chǎn)模式打下良好基礎(chǔ)。

3 快節(jié)奏生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)

低鐵耗模式的實(shí)施，勢(shì)必給正常生產(chǎn)帶來一定影響，為配合公司提產(chǎn)增效需求，高效生產(chǎn)模式勢(shì)在必行。煉鋼系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定和實(shí)施了如下提產(chǎn)措施。

3.1 縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期

（1）提高轉(zhuǎn)爐供氧強(qiáng)度：150 t爐區(qū)先后在1#、2#轉(zhuǎn)爐實(shí)施氧槍系統(tǒng)升級(jí)改造，由Φ299改為Φ325規(guī)格，配套改造氧槍升降小車，氧槍噴頭也由過去的五孔改造為六孔，改造后供氧流量由之前的35 000～36 000 m3/h 提高至42 000～45 000 m3/h，供氧強(qiáng)度由之前的2.9 m3/（t·min）提高至3.8 m3/（t·min），同步提高除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保證除塵效果。目前氧槍的使用更加合理，使得化渣效果明顯改善，煉鋼反應(yīng)更加均勻快速，鋼水質(zhì)量得到進(jìn)一步提升。最終，供氧時(shí)間平均縮短2～3 min，有效提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏。改造后氧槍噴頭參數(shù)：噴孔數(shù)6 孔；中心傾角13°；馬赫數(shù)2.05；設(shè)計(jì)流量45 000 m3/h；設(shè)計(jì)氧壓0.9 MPa。

（2）轉(zhuǎn)爐出鋼口擴(kuò)徑，提高出鋼口壽命：出鋼口由160～180 mm 改為180～200 mm，同步改造滑板擋渣系統(tǒng)。改造后出鋼時(shí)間最快達(dá)到3.5min，較最初縮短出鋼時(shí)間1～2 min。此外，持續(xù)開展出鋼口壽命攻關(guān)，減少更換出鋼口輔助影響時(shí)間。通過降低出鋼溫度，提高出鋼口更換質(zhì)量，優(yōu)化安排高碳鋼生產(chǎn)并嘗試出鋼口掛渣操作（當(dāng)出鋼時(shí)間≤300 s時(shí)，利用高碳鋼渣中FeO較低渣子粘稠這一特性進(jìn)行掛渣操作），有效提高出鋼口壽命。

（3）優(yōu)化濺渣護(hù)爐操作：通過調(diào)整操作，確保終渣作粘，適當(dāng)增加濺渣壓力與流量，在確保濺渣效果的前提下，濺渣時(shí)間由5 min 縮短至3 min，壓縮了2 min。

（4）嚴(yán)格壓縮冶煉輔助時(shí)間：合理調(diào)配天車運(yùn)作，在轉(zhuǎn)爐具備兌鐵加廢鋼條件時(shí)，提前將天車運(yùn)行至準(zhǔn)備位，在確保安全的前提下提前將天車小鉤掛到位，可將此項(xiàng)輔助時(shí)間壓縮1～2 min。

3.2 連鑄機(jī)提拉速

連鑄機(jī)進(jìn)行設(shè)備改造，將水冷噴嘴由氣霧冷卻改造為全水冷卻，改造后150 mm斷面拉速可達(dá)2.8～3.2 m/min，165 mm斷面可達(dá)2.4～2.7 m/min，大大提高了鑄機(jī)生產(chǎn)效率。

4 結(jié) 論

宣鋼通過合理搭配入爐物料，建立新的冶煉模式，快速適應(yīng)降鐵耗帶來的不利影響，同時(shí)通過優(yōu)化升級(jí)氧槍系統(tǒng)、出鋼口擴(kuò)徑、鑄機(jī)提拉速等措施，大大縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期，提高了煉鋼生產(chǎn)效率，從日產(chǎn)12 000 t 提高到具備日產(chǎn)14 000 t 能力，實(shí)現(xiàn)了低鐵耗模式下的快節(jié)奏生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)宣鋼提產(chǎn)增效目的。