李偉東，何海龍，李冰，李泊，王國慶，張立宏

（1.鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021；2.鞍鋼實業(yè)集團有限公司，遼寧 鞍山114021）

隨著國內外高品位鐵礦資源和優(yōu)質焦煤資源的大量消耗及節(jié)能減排壓力的日益加大，高爐鐵水的生產成本預計會逐步升高；另外，隨著非高爐煉鐵技術的逐漸成熟和生產效率的提高，直接還原鐵、熱壓塊等廢鋼替代品的供應量將會逐漸增多；同時，近年來中國鋼產量增長迅猛，社會廢鋼存儲量日漸增多[1]。而在中國，轉爐鋼產量占85%以上，這些因素綜合起來使得提高轉爐廢鋼比已經勢在必行，將成為一段時期內我國煉鋼發(fā)展的必然趨勢。為此，鞍鋼近年來在提高轉爐廢鋼比方面做出了諸多嘗試，力爭在廢鋼比控制上實現(xiàn)突破，以適應鐵礦和廢鋼價格的頻繁變化，并為鞍鋼未來發(fā)展做好技術儲備。

1 提高廢鋼比的意義

1.1 釋放轉爐煉鋼產能

鞍鋼本部煉鋼區(qū)域整合成煉鋼總廠后，高爐和轉爐工序的銜接進一步得到優(yōu)化，鐵水調配更趨合理，轉爐產能得到進一步釋放。但隨之而來，鐵水階段性不足逐漸成為釋放轉爐產能的限制環(huán)節(jié)。只有進一步提高廢鋼比，才能打破轉爐產能提升的“瓶頸”，釋放轉爐煉鋼產能。

1.2 節(jié)能減排

轉爐煉鋼的主要鐵料來源于礦石、廢鋼，前者是自然資源，后者是回收的再生資源，因此煉鋼廠應少用鐵水，多用廢鋼。研究表明，提高廢鋼比，鐵礦石消耗、能源消耗顯著降低，轉爐冶煉產生的粉塵、硫化物、氮化物、CO2排放也顯著減少。使用廢鋼煉鋼，既有利于保護資源，又有利于節(jié)約能源，保護環(huán)境[2-3]。

1.3 降本增效

隨著我國經濟的快速發(fā)展，廢鋼資源越來越豐富，廢鋼價格有較大的下降空間。廢鋼結構和價格是影響廢鋼比的重要因素，當廢鋼價格低于鐵水成本時，加上提高廢鋼比帶來顯著的節(jié)能減排效果，提高廢鋼比能進一步降低轉爐冶煉成本。目前，廢鋼價格波動較大，如果高于鐵水成本，雖然隨廢鋼比的提高，轉爐工序成本會增加，而且如果增加LF爐溫度補償會導致LF爐升溫成本隨之增加，結果整個煉鋼工序的成本增加。但是，由于提高廢鋼比能夠增加煉鋼產能，因此在煉鋼廠連鑄產能、軋鋼廠產能不足的情況下，提高廢鋼比也就相應的提高鋼材產量，增加利潤。此時就需要一個最佳的廢鋼比來保證鋼材利潤的實現(xiàn)。如果提高廢鋼比增加的成本低于鋼材利潤時，一定范圍內提高廢鋼比，從全工序考慮仍是可行的。

從鞍鋼全工序產能看，轉爐產能不足是各產線普遍的限制環(huán)節(jié)，當鋼材市場利潤高時提高廢鋼比有較大的空間。

2 提高廢鋼比的措施

鞍鋼煉鋼總廠提高廢鋼比遵循了以下原則：一是保證生產組織順行，連鑄機高速、恒速澆注，因此LF爐溫度補償額度控制在合理的范圍；二是轉爐操作需碳溫協(xié)調，嚴禁過氧化，保證鋼水質量穩(wěn)定；三是煉鋼工序成本控制在公司整體預算范圍，保證全工序盈利。按照該原則，鞍鋼從鐵-鋼能源流著手，以降低各工序溫度損失為核心，精細管理、優(yōu)化工藝、加強過程溫度管控，為轉爐提高廢鋼比創(chuàng)造條件。

2.1 提高入轉爐鐵水溫度

近年來，鞍鋼注重公司內部碳素流即能源流的控制，重點之一是提高入爐鐵水溫度。鑒于老廠改造影響，鞍鋼煉鐵廠、煉鋼總廠的平面布置和生產組織的網絡設計不合理，導致鐵水運輸線長，鐵水運輸時間長，溫降大，空罐周期長。為此，開發(fā)了“高爐-轉爐界面優(yōu)化專有技術”，該技術的核心是改進鐵水運輸，主要從鐵水運輸、鐵水一罐制、鐵水罐保溫等方面進行優(yōu)化。具體包括：優(yōu)化配罐罐型、罐數(shù)，實行分次調鐵、減罐位，杜絕了空罐運行；優(yōu)化煉鐵出鐵工藝，減少小頭鐵，保證滿罐率；煉鋼配合煉鐵處理鐵水罐罐沿、罐口粘渣，維護好罐態(tài)，滿足脫硫要求；加強鐵水罐保溫工作，優(yōu)化煉鐵保溫劑的加入，鐵水罐運輸過程加蓋保溫。

2.2 轉爐少渣冶煉

降低冷卻系數(shù)較大的石灰石、白云石、菱鎂石的使用量，根據(jù)產線和鋼種特點，個別產線或爐次取消使用此類熔劑。其次是優(yōu)化鎂質熔劑，采用冷卻系數(shù)較小的輕燒鎂球造渣，形成以石灰、輕燒鎂球為造渣主原料，菱鎂石為副原料的渣料結構，最大限度地降低了熔劑的降溫效率。同時優(yōu)化轉爐留渣操作工藝，出鋼結束后倒出一部分爐渣，然后連續(xù)留渣，減少入爐熔劑消耗和轉爐冶煉總渣量。

2.3 應用大出鋼口

轉爐使用大出鋼口能夠縮短出鋼時間，從而減少出鋼口通鋼時間，顯著降低出鋼過程鋼水溫降。隨著鞍鋼轉爐下渣檢測配合擋渣塞擋渣技術的不斷完善，轉爐出鋼下渣的控制能力得到提高，轉爐幾乎可實現(xiàn)零下渣，為大出鋼口的應用提供了保障。同時，優(yōu)化了出鋼前后的擋渣工藝，對下渣檢測的靈敏度進行了調整，保證擋渣效果。

2.4 優(yōu)化生產組織

首先以提高鋼包的熱周轉率為前提，逐步優(yōu)化鋼包整備工藝，縮短整備時間，減少周轉罐數(shù)量。同時鋼包實施全程加蓋，帶蓋整備，減少空包散熱。其次是完善煉鋼MES系統(tǒng)工序列車時刻表，實現(xiàn)鋼包周轉的動態(tài)管理，提高鋼包運行準點率，從而根據(jù)實際產能靈活調整周轉罐數(shù)量。進一步壓縮各工序的生產組織時間，以降低鋼水罐運輸時間為重點，縮短出鋼結束至開澆時間，從而減少鋼水運輸過程溫降。

2.5 動態(tài)調整LF爐溫度補償

為最大限度提高轉爐廢鋼比，在保證LF爐處理時間在標準范圍內，連鑄恒速澆注前提下，將少部分轉爐提溫任務轉移到LF爐進行。根據(jù)實際生產組織節(jié)奏，動態(tài)調整LF爐的升溫幅度，從而降低轉爐出鋼溫度。采取措施提高LF爐升溫效果，LF爐部分渣料前移到轉爐加入，縮短化渣時間；根據(jù)不同產線鋼種特點選用電石、焦炭、螢石、鋁礬土等化渣劑，快速形成堿度適宜、流動性良好的泡沫渣；采用中-長弧結合的變弧加熱工藝提高升溫速率。

2.6 優(yōu)化連鑄工藝降低中間包過熱度

中間包實施低過熱度澆注可降低系統(tǒng)溫度，從而降低轉爐出鋼溫度，提高廢鋼比。而廢鋼比的提高，轉爐產能的釋放，為連鑄機高速恒速澆注創(chuàng)造了條件，各類型連鑄機的作業(yè)率顯著提高，單罐澆注時間進一步縮短，保證了連鑄中間包溫度的穩(wěn)定性,同時鋼包熱周轉率的提高，穩(wěn)定了鋼包溫降，鋼包澆注過程的溫降也得到有效控制。這些又為中間包低過熱度澆注提供了保障。為保證低過熱度澆注的安全性，在中間包頂渣上實施覆蓋劑加碳化稻殼的雙層保溫工藝，減少中間包鋼水散熱。中間包澆注過程鋼水溫度波動可控制在±5℃范圍內。實施上述措施后，中間包鋼水溫度控制穩(wěn)定，根據(jù)鋼種將中間包目標過熱度下調了5～15℃。同時通過生產組織的優(yōu)化，可準確控制連鑄中包溫度，大幅度減少了中間包溫度高的比率，從而進一步降低轉爐出鋼溫度，提高廢鋼比。

2.7 增加廢鋼單槽重量

采取相關措施后，提高了鐵水入爐溫度，降低了轉爐出鋼溫度，保證了轉爐足夠的熱量用于提高廢鋼比。隨著廢鋼比的提高，廢鋼槽重成了影響廢鋼比的一個“瓶頸”。原因有二，一是廢鋼比提高后，以輕型廢鋼為主的外購廢鋼比率增加，該類型廢鋼體積大重量輕，影響廢鋼槽重，而兩槽廢鋼比率過高，影響爐前吊車作業(yè)，增加了轉爐輔助時間；二是廢鋼比提高幅度過大，已經超過了廢鋼槽的設計容積。為此，改造廢鋼槽，加高100～200 mm，并對廢鋼結構進行了優(yōu)化，以重型、輕型、打包塊為主，并采用廢鋼打碎料、生鐵塊等小粒度廢鋼調整槽重。采取措施后，各生產線廢鋼單槽重量提高了 2～5 t。

3 生產實踐效果

采取上述措施后，取得了如下效果：

（1）鐵水出鐵結束至進鋼廠的運輸時間降低了近20 min，鐵水一罐制比率達到了90%以上，入轉爐鐵水溫度由1 300℃提高到1 330℃；

（2）轉爐入爐總渣量減少12 kg/t，轉爐冶煉終點拉碳時間縮短20 s，濺渣時間縮短30 s。鋼包日周轉頻次提高了0.96次，出鋼結束至開澆時間縮短了近9.8 min，鋼包傳擱溫降速率降低了0.14℃/min；

（3）優(yōu)化后各噸位轉爐出鋼口直徑相繼擴大了 10～25 mm，出鋼時間縮短了 1～3 min，出鋼溫降減少了10～15℃。改進前后260 t轉爐產線鋼包渣厚的均值由80 mm降至78 mm，出鋼口擴徑前后鋼包渣厚情況見表1所示。由表1看出，小于60 mm的比率雖然降低了0.5%，但61～70 mm的比率提高了12.2%，而且60～80 mm所占比率增加了0.6%。總體看鋼包渣厚沒有顯著的變化。

表1 出鋼口擴徑前后鋼包渣厚情況 mm

（4）LF爐升溫時間雖然增加了 2～5 min，但連鑄拉速未受影響，中間包過熱度降低了5～15℃。

統(tǒng)計了2015年～2018年上半年廢鋼單耗趨勢見圖1。由圖1看出，轉爐廢鋼比逐年提高，2018年上半年超過160 kg/t鋼。按月份統(tǒng)計，實際廢鋼單耗最高月份達到了182.77 kg/t鋼。

圖1 廢鋼單耗趨勢圖

廢鋼比提高后，轉爐煉鋼產能得到釋放，蒸汽和煤氣回收增加，精煉、連鑄能耗相應降低。轉爐產能利用率由原來的80%提高到86%，噸鋼綜合能耗降低了0.88 kg標煤，能源成本降低了近4元/t鋼。單從煉鋼工序內部核算，產能提高帶來的能源、輔材、制造費用的降低完全能夠抵消廢鋼和鐵水差價帶來的成本增加，不但降低了煉鋼工序成本，同時提高了全工序的利潤。

4 結語

為了提高轉爐廢鋼比，釋放轉爐煉鋼產能,實現(xiàn)節(jié)能減排，達到降本增效的目的，鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠開發(fā)了“高爐-轉爐界面優(yōu)化專有技術”提高鐵水入爐溫度，實施轉爐少渣冶煉減少熔劑降溫、應用了大出鋼口降低出鋼溫降、優(yōu)化了生產組織減少鋼包溫降、動態(tài)調整LF爐溫度補償穩(wěn)定生產節(jié)奏，此外，還優(yōu)化了廢鋼結構、對廢鋼槽進行加高改造，滿足了廢鋼槽重的要求。采取上述措施后，轉爐廢鋼比逐年提高，最高月份達到182.77 kg/t鋼。轉爐產能利用率由原來的80%提高到86%，噸鋼綜合能耗降低了0.88 kg標煤，能源成本降低了近4元/t鋼。

目前，可根據(jù)鐵水資源動態(tài)調整廢鋼比，具備了較強的廢鋼比調節(jié)能力，可最大限度釋放煉鋼產能。鞍鋼正在研發(fā)廢鋼預熱技術、以焦丁和煤作為提溫劑的轉爐提溫技術。此外，LF爐溫度補償仍有提升空間，最終鞍鋼廢鋼比單耗有望超過200 kg/t鋼。