宣钢低铁水消耗炼钢技术的应用分析

宣钢低铁水消耗炼钢技术的应用分析

刘永军

（河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂，河北宣化075100）

摘要本文介绍了宣钢炼钢厂通过实施温度补偿技术、推广凝渣补炉技术、模拟副枪操作提高终点命中率控制水平以及通过控制活度氧值实现对铸坯质量缺陷的有效控制，对宣钢实施低铁水消耗炼钢技术的应用进行了理论分析和实践检验。

关键词炼钢铁水消耗分析

一、概述

百吨炉区初建于2002年5月，经过几年的升级改造，目前的主要生产工艺装备情况如下表。

表1 百吨转炉工艺装备主要参数

序号参数名称单位110t转炉120t 转炉

1 转炉装入量t 110 150

2 炉壳全高mm 8020 9060

3 炉壳外径mm 5636 6530

4 高宽比 1.423 1.387

5 炉膛全高mm 6840 7921

6 炉膛内径mm 4000 4858

7 熔池深度mm 1326 1418

8 新炉内容积m3 83 126

9 炉容比m3/t 0.83 0.951

10 炉底透气元件套 4 8

表2 百吨炉区连铸机工艺装备参数

序号参数名称单位4#、5#机6#机

1 铸机半径m R8 R9

2 流间距×流数mm 1200×8 1200×12

3 铸坯断面mm×mm 150×150、165×225 150×150、200×285

4 铸机年产量万吨150 200

5 中包个数个 1 2

6 设计中包寿命包30 30

7 钢水容量吨26 30

8 结晶器长度mm 900(电搅) 900(电搅)

9 其它装置塞棒自动控制塞棒自动控制

二、经济热铁水消耗的确定

2.1经济热铁水消耗的确定原则

转炉炉内热平衡是确定经济热铁水消耗的基本原则，否则，若热铁水消耗不合理，铁水中非铁元素氧化放热不足以提高钢水温度到终点要求温度时，铁元素随即氧化放热，既增加铁损，又因炉渣氧化性强影

响终点钢水质量。 2.2经济热铁水消耗的确定

根据炼钢厂的生产条件，通过热平衡计算，得出如下热平衡表3。

表3 热 平 衡 表

热收入项

热支出项

项目 热量 百分比% 项目 热量 百分比% 铁水的物理热 295162.155 58.138 钢水带出的物理热 313785 61.806 元素氧化及成渣

热

121529.135

41.862 钢渣带出的物理热 57344 11.295 炉气带出的物理热

47271 9.31 各种散热 20920 4.121 冷却剂耗热 68371.29 13.467 总热量收入

507691.29

100

总热量支出

507691.29

100

再根据废钢、生铁的冷却效应，得出全废钢、全生铁做冷却剂情况下的经济热铁水消耗表4。

全废钢做冷却剂 115 103.5 96.26 930 全生铁做冷却剂

115

103.5

90.05

870

三、炼钢厂实际热铁水消耗控制情况

2006年以来，因钢材价格的节节攀高，公司生产经营也随之发生转变，其中，热铁水消耗的控制也是如此，具体见表5。

表5 热铁水消耗实际执行情况(kg/t)

项目 上半年

下半年 全年 2006年 909.575 915.685 912.630 2007年

889.983

889.406（7～10月）

889.970

从表5可见：2007年上半年较2006年下半年热铁水消耗降低了25.702kg/t ；2007年下半年较上半年热铁水消耗降低了0.577kg/t 。

不管是2006年或是2007年，平均热铁水消耗均在采用全生铁与全废钢做冷却剂的经济热平衡范围内，也就是说，炼钢厂通过合理调整冷料搭配，辅以其他相关措施，综合考虑金属料价差，基本可以实现转炉炉内热量平衡。

四、降低热铁水消耗的措施方向及面临的问题

4.1 降低热铁水消耗的措施方向

从炉内升温计算公式可以看出，炉内升温与热量收入总量及热量支出项（钢水热、炉渣成渣热、炉衬吸热、炉气等热损失）有关。

△t=

(.)

Q

m c

△t----升温值，℃ Q-----热量收入，Kj

m----金属、炉渣、炉衬的质量，kg

C----金属、炉渣、炉衬的质量热容，KJ/kg.℃.

在转炉炼钢中，钢水升温所吸收的热被视为有效热，该部分热占总支出热的比例称为热效率：

总热效率=

Q

Q有效

×100%

Q 有效---------有效热，kJ Q-------------总热量支出kJ

因此要想节铁增钢，一方面必须提高转炉的热收入，另一方面还要努力降低过程热量损失，从而提高炉内有效热。

4.2 降低热铁水消耗面临的问题

4.2.1生铁块代替废钢入炉，造成入炉料中生铁数量明显增加，延长了吹炼时间，增加了入炉原料的化学烧损；生铁块的化学烧损比废钢多5%-7%，需要增大造渣量，导致转炉喷溅严重，引起渣道事故频繁发生。 4.2.2 由于外购生铁块在成份上难以保证，造成个别炉次转炉一倒模拟副枪操作时磷、硫居高不下，多次补吹导致转炉炉衬侵蚀严重，炉况波动可能造成穿炉等重大工艺事故。（转炉一倒模拟副枪操作是目前未装备转炉副枪设备，为实现转炉冶炼终点碳温协调而在冶炼进行过程中多倒一次炉的冶炼操作模式。） 4.2.3 生铁块在炉内熔化困难,在快节奏的条件下，不能全部熔化，经常造成转炉一倒时低温或生铁块粘附前大面，因低温造成倒钢事故以及出钢时返碳严重导致成品碳出格炉次明显增多。

4.2.4 生铁块代替废钢入炉，造成冶炼终点钢水成分、温度不均匀；钢水氧化性较强，直接影响终点钢水质量、给品种钢冶炼带来很大困难。

五、 降低热铁水消耗的措施

降低热铁水消耗是以不牺牲钢质和恶化炉况为前提，因此，降低热铁水消耗一方面在努力提高转炉综合热效率的同时，还必须抓好转炉过程及脱氧合金化控制，抓好转炉的使用与维护。 5.1实施温度补偿技术降低热装铁水消耗，增加炉内物理及化学热收入 5.1.1 生铁与废钢对炉内热量的影响

因生铁的冷却效应小于废钢，碳含量远高于废钢，故生铁熔化吸收的物理热小于废钢，而碳氧化释放出的化学热远高于废钢。

表6 生铁与废钢对热量的不同影响

项目 生铁 废钢 相同条件下生铁比废钢 冷却效应 0.7 1.0 熔化吸收热量少30% C 含量，% ≥3.5

≤0.50

反应释放出热量多7倍

对装入制度中冷料的搭配结构进行优化调整，采用部分生铁块代替部分废钢，以其化学热来补偿冶炼过程炉内的热量损失，为炉内热量的进一步提高起到了重要作用。 5.1.2为提高生铁块入炉比例，确保过程热量充足，采取了如下措施：

5.1.2.1 吹炼过程使用发热剂，吹炼前通过往废钢斗内加碳化硅或者在混铁炉出铁过程中加入碳化硅，来稳