降低钢铁料消耗实践

降低钢铁料消耗实践
李双武1王生金1周玉珍 2
（1.河北钢铁集团唐钢第二钢轧厂2.河北钢铁集团唐钢技术中心）
摘要：目前钢铁行业面临的形势日趋严峻，钢材利润空间逐步降低。

降本增效成为企业发展的有效手段。

钢铁料消耗是占炼钢厂生产成本中比重最大的一项，同时又是诸多技术经济指标的综合体现。

本文从工艺环节出发，详细分析了炼钢、连铸各个环节对钢铁料消耗的影响，有针对性的采取措施逐个突破，降低钢铁料消耗工作取得了突破性成效。

关键词：钢铁料消耗成本炼钢
Practice of reduce consumption of iron and
steel materials
Li Shuangwu Wang Shengjin Zhou Yuzhen
( NO. 2 Steel and Rolling Plant of Tang Steel，Hebei Iron and Steel Group ) Abstract:The current situation facing the steel industry become more acute, gra dually reduce the profit margins of steel. Reducing cost and increasing to beco me an eff-ective means of business development. Steel consumption is expecte d to account for the largest share of the cost of steel plant production, is also integrated many technical and economic indicators reflected. This process detai led the impact of the steel material consumption from analysis of the steel-ma king Department and casting all aspects of the Department. targeted measures t o break one by one, and made a breakthrough results.
Key words:The cost of steel-making iron；Cost；Steel- making；
0 前言
目前钢铁行业面临的形势日趋严峻，行业竞争日益激烈,钢材利润空间逐步降低。

为应对这一挑战，必须采取措施降来降本增效。

炼钢厂生产成本中钢铁料消耗所占比重是最大的一项，同时又是诸多技术经济指标的一个综合体现。

一个钢厂的钢铁料消耗指标好坏可以直观判断出该厂综合技术水平、装备水平、管理水平的高低。

它关系到炼钢厂以降本增效为主的生存竞争活动的成
败。

面对这种严峻形势，本文综合分析了唐钢第二钢轧厂的实际生产状况，针对性的提出优化改进措施，在如何降低钢铁料消耗方面取得了突破性进展。

1 唐钢第二钢轧厂生产现状概况
唐钢二钢轧厂现有公称容量50t 氧气顶底复吹转炉4座，铸机5台26流。

年产钢量380万吨左右，主要品种有普碳钢、低合金、45优圆、硬线、PC 、焊接用钢以及一些新的钢种。

详情见表1与表2
表1 钢区装备情况
表2二钢轧厂典型产品情况 钢铁料消耗的影响因素纷繁复杂，要想降低钢铁料消耗就必须首先把所有影响因素全部找出来，然后对各因素与钢铁料消耗的关系进行理论分析。

根据这一思路，制定出了钢铁料消耗影响因素的分析图(见图1)。

铁水
预处
理站
铁水扒渣机 顶底复吹 转炉 LF 精炼炉 全弧形连铸机 浇注断面,mm ×mm 1座 3台 4座×50t 2座×60t 4台×R6 1台×R9 150×150、165×165、165
×225、165×280
产品
工艺流程 牌号 金属制
品原料
用钢
铁水预处理—转炉冶炼—钢包全程底吹—LF 钢包精炼—连铸机—蓄热式加热炉—高速线材 45#～65#硬线、预应力钢丝77B 、普碳钢、焊条焊丝用钢、PC 钢棒
长材结
构钢 转炉冶炼—钢包全程底吹—连铸机—蓄热式加热炉—棒材生产线 转炉冶炼—钢包全程底吹—连铸机—
型材生产线 HRB335～HRB500带肋钢筋 矿用钢、轻轨钢、U 型钢、角钢
图1钢铁料消耗影响因素的分析图
从这个分析图我们可以清晰的看到唐钢第二钢轧厂炼钢生产的主要流程和生产过程中的各种影响因素及物料的流向和去处，本文以此为依据抓住各种影响因素逐个攻破，具体分析如下。

2.1 炼钢部工艺分析与优化措施
2.1.1转炉装入制度及冷料结构的优化
唐钢第二钢轧厂原装入制度为60±1吨，其中冷料为废钢（大部分废钢实际为铁块，并掺杂大约1吨的渣钢）10-13吨。

这种装入量及冷料结构虽然有利于提高产量但是对降低钢铁料消耗非常不利，为此唐钢第二钢轧厂通过对转炉热量平衡的计算，结合实践经验，实施技术创新，对原装入制度及冷料结构做了较大改进工作：
首先，调整冷料结构，过去冶炼过程中添加冷料主要以铁块为主，吨钢铁块消耗在200公斤左右。

我们通过详细成本计算，提出将入炉冷料变为以铁矿石为主，不再使用高价的铁块作冷料，利用铁水中充足的热量多加铁矿石等低价冷料来降低成本。

其次，改进装入制度，由于转炉用矿石炼钢对喷溅、产量、环保、炉况等产生一定的影响。

为改善转炉操作条件，二钢轧厂决定降低转炉装入量，相对
合理的炉容比的提高为转炉操作奠定了良好的基础，废钢比降低使炉内热量出现富余，为加入低价位的铁皮和矿石创造了有利条件，而铁皮和矿石的加入促进了石灰迅速熔化成渣，提高了石灰利用率，为降低石灰消耗打下了基础。

第三、通过对转散装料仓和电子称进行改造，保证铁矿石加入量准确。

将矿石料仓改为振动给料式料仓，同时，设计了自动备料程序，由主控室电脑自动备料。

对散装料仓的改进，即满足了大规模加入冷料的要求，又减少了职工的工作量。

2.1.2优化造渣工艺制度，降低石灰消耗
石灰是转炉造渣的主要原材料，石灰熔化成渣过程需要大量的FeO和热量，石灰用量大自然就会造成钢铁料消耗升高，因此炼钢厂都不希望石灰加入量过多。

为降低石灰消耗，第二钢轧厂对造渣制度做了以下科学的改进：第一、石灰加入量的控制
为了精确控制转炉石灰加入量，避免不必要的浪费和加入量不足引起的质量波动，首先对计量系统进行改造，提高计量系统精确度，精确度从原来的几十公斤级提高到现在的几公斤级；其次是根据理论计算[1]和现场生产实际的需要，建立不同的数学计算模型，摇炉工只需输入装入量和铁水硅含量，再根据实际情况选择高温钢水、普通钢种或是品种钢就可以计算出本炉钢所需的石灰加入量，有效的避免了石灰的浪费和加入量不足。

第二、低渣量炼钢
随着铁水条件的改善，唐钢第二钢轧厂以科学理论为依据，提出在转炉铁水硫不高的情况下适度的降低石灰用量，通过努力工作，在产品质量不受影响的前提下，转炉终渣平均碱度略有降低，减少了转炉渣量，从而降低了钢铁料消耗。

2009年石灰消耗情况见图2。

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图2 2009年转炉石灰消耗情况
第三、渣中FeO控制
按吨钢渣量100kg计算，转炉终渣FeO每升高1%，钢铁料消耗就会相应增加0.78公斤/吨钢，因此降低转炉终渣FeO含量有利于钢铁料消耗的降低。

为此唐钢第二钢轧厂提出充分利用顶底复吹转炉底吹优势，提高转炉终点高拉碳（C≥0.08%）率，减少后吹炉次，在保证整个吹炼过程化好渣的前提下有效降低转炉终渣FeO含量。

终渣FeO降低及转炉高拉碳情况见下图3.和图4.
图3 转炉终渣FeO情况
图4 转炉终碳合格率完成情况
2.1.3转炉温度控制
出钢温度与钢铁料消耗消耗存在着定量关系，出钢温度对钢铁料消耗的影响可通过元素氧化反应的热效应计算[2]得出，通过计算可知出钢温度每升高10℃钢铁料消耗升高1-1.4公斤/吨钢。

经分析，转炉出钢及过程温度控制的影响因素较多，主要有入炉冷料结构、合金料烘烤情况、钢包状况、出钢口状况、终点C高低、炉渣状态、钢水镇静时间等等。

唐钢第二钢轧厂针对以上存在的问题分别制定措施，尽最大努力降低转炉出钢温度。

具体实施情况如下：
A 改善合金料烘烤效果；
首先调整合金料烘烤设备，提高烘烤器的热效率，并对烘烤料仓合金料的周转做了详细的规定，改善了合金料烘烤效果。

其次推迟转炉配料工过料时间，根据距离远近分炉座制定出转炉配料工过料时间，从而大大提到了合金料入包时的温度，为降低转炉出钢温度带来好处。

B 保证良好的钢包状态
为了提高钢包温度，唐钢第二钢轧厂采取了合理确定钢包周转个数，加快钢包周转，缩短空包等待时间等措施，通过改这些进工艺，转炉出钢温度开始逐步降低并且温低回炉现象明显减少，具体效果见图5。

图5 转炉出钢温度完成情况
2.1.4降低喷溅率
喷溅是转炉生产过程很难避免的现象，它不仅干扰转炉正常生产，存在事故隐患，而且喷溅中含有大量金属，导致收得率降低，钢铁料消耗增加。

影响转炉喷溅的因素包括转炉的炉容比、冷料结构、渣量设备等。

针对这些影响因
素唐钢第二钢轧厂通过展开工作逐个解决。

以精细化的工艺管理、精细化操作为主要手段，以不喷溅为目标，围绕喷溅全面展开攻关。

2008年11月至2009年11月转炉喷溅降低情况见下图6。

图6 2008年11月至2009年11月转炉喷溅降低情况
2.2连铸部工艺分析与优化措施
唐钢第二钢轧厂连铸部原生产工艺存在的主要问题：一、中间包寿命偏低，二、连铸各种事故坯（弯坯、脱方等）及头尾坯及非正常拉下导致的中间包大块较多，三、连铸大包渣余中有部分钢水，还有减少的可能，四、连铸车间铸坯割口相对其它钢厂偏高。

为改变这一现状，从2009年1月开始，唐钢第二钢轧厂对连铸的生产工艺进行摸索，并在此基础上进行了一系列技术改进。

2.2.1提高连铸中间包寿命
正常情况下影响连铸中间包寿命的因素主要是中包耐材质量、中包修砌质量、钢水温度和成份。

钢水成份都是根据相应标准生产，在这里属于不可控因素，因此第二钢轧厂提出了提高耐材质量、提高中包修砌质量和低过热度浇注的方针，来提高连铸中间包寿命，减少了连铸频繁开浇、拉下产生的头尾坯。

2.2.2稳定生产节奏、减少事故坯
影响生产节奏最主要的因素就是事故，第二钢轧厂为解决这些问题做了以下工作：
第一、确保连铸机合理的供钢节奏、稳定铸坯拉速，减少了因等钢导致的非正常拉下。

第二、稳定钢水到平台的温度合格率，保证连铸正常浇钢。

减少连铸因钢水温度高造成的漏钢事故和温低回炉甚至是温低粘死事故
第三、提高连铸设备精度加强设备维护，减少连铸设备问题导致的事故坯。

第四、改善连铸冷却工艺制度，减少冷却不均造成的弯坯、脱方、缩孔等事故坯。

2.2.3减少连铸铸坯割口
连铸铸坯割口虽小却也占了一定量的钢铁料消耗，为此第二钢轧厂通过选用优质的气源和调整火焰切割的火焰、改进切割枪喷嘴等措施，使连铸坯割口由原来的10mm左右降至5mm左右，减少了钢铁料消耗的浪费。

3主要成果
通过上述技术改进和技术管理，第二钢轧厂的炉容比扩大，冷料加入量不断增加，石灰消耗大幅降低，喷溅率大幅降低，出钢温度降低，连铸事故及事故坯减少，钢水合格率提高、生产更加顺行，随着这些关键指标的进步，带动钢铁料消耗的到大幅的降低。

2009年钢铁料消耗完成情况见图7。

图7 2009年钢铁料消耗完成情况
4.结束语
钢铁料消耗在钢厂成本中占有较大的比重，影响钢铁料消耗的因素是多方面的。

本文结合唐钢二钢轧厂实践深入分析炼钢、连铸、物流三大环节，在转
炉的装入制度、造渣制度、温度制度等方面进行了工艺优化，现总结为以下几个方面：
（1）在理论计算、科学试验的基础上，开创性的将矿石应用于转炉炼钢，在改善化渣效果的同时，还原矿石中的铁元素，不经过炼铁工序直接从矿石中提炼出合格的钢水，从而达到降低钢铁料消耗，降低生产成本的目的。

（2）对混乱的废钢场地进行科学化、规范化管理，并根据原材料条件对冷料结构进行科学配比。

（3）规范化、模式化转炉摇炉操作，操作的统一为各项指标的进步创造了良好的条件。

（4）提高各种物料的计量精度，计量系统的精确、稳定运行，使得科学降低钢铁料消耗成为可能。

（5）减少各项连铸事故，如非计划停浇，连铸工序钢铁料消耗大幅度降低。

通过以上工艺制度的优化，唐钢第二钢轧厂在降低钢铁料消耗方面取得了突破性的进展。

参考文献：
[1] (苏) A. M . 彼格耶夫著，宗联枝译. 炼钢过程的数学描述与计算
[ M ]. 北京：冶金工业出版社，1988.47.
[2] 徐文派.转炉炼钢学[M].北京冶金工业出版社，1988。