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炼钢降本增效的途径及措施 尹
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摘要：
本文以 120t 转炉冶炼 H08A 钢种为依据， 着重分析阐述了炼钢厂降低成本的途径和措施。
关键词：
炼钢
成本
途径
措施 The steel-making falls this efficiency the way and the measure Yin biao abstract:
This article smelts the H08A aluminum take the 120t converter as the basis,
analyzed emphatically elaborated the steel mill reduced the cost the way and the measure.
Key word:
Steel-making cost way measure 1 前言 自全球金融危机以来， 钢材市场跌宕起伏， 钢铁产业结构调整的步伐日益加快， 钢铁企业的生存形势越来越严峻。
2010 年萍钢实业股份有限公司确立三大战略目标， 低成本战略是其中之一。
九江炼钢厂 120t 转炉作为公司整个工序的其中一个单元， 承担着近 1/2 的降本增效重任。
为此公司对标挖潜， 精心拟定了多项成本考核指标， 依托管理和技术创新， 并通过将各环节、 各工序的成本要素细化分解到各个岗位， 全方位推进降本增效工作。
炼钢成本主要由三部分构成：
可变成本、 固定成本和综合回收利用。
其中可变成本是指随产量的变化总耗量也跟着升降的项目， 包括：
钢铁料消耗、 合金料、 辅料、 耐火材料、 动力等。
本文以 120t 转炉冶炼 H08A 钢种为例， 针对性的采取切实可行的措施和在生产实践中可操作的步骤来降低可变成本， 取得了明显效益。
2 降低钢铁料消耗
钢铁料消耗是指冶炼 1t 钢需要多少公斤钢铁料， 它是炼钢厂的主要技术经济指标之一，其指标水平直接反映了炼钢厂工艺装备、 管理水平和钢铁企业的盈利能力， 由于钢铁料成本占炼钢总成本的 86%以上， 因而降低钢铁料消耗是降低炼钢成本的主要途径之一。
2. 1 铁水预处理
铁水是转炉炼钢的主要原料， 为了减轻转炉冶炼负担， 目前已普遍采用铁水脱硫预处理工艺。
铁水脱硫处理的铁损主要发生在处理前后的扒渣带铁和处理过程中的喷溅及铁水倒运泼铁、 沾铁等。
扒渣带铁与铁水自带的高炉渣和脱硫渣量成正比， 其中脱硫渣量的大小与采用的脱硫粉剂有关。
九江炼钢厂采用混合喷吹脱硫工艺， 脱硫剂消耗为～3 kg／ t 铁， 相应的渣量为 3. 48kg／ t 铁， 扒渣铁损为 2. 0 kg／ t 铁， 并得出当粉气比≥100 kg／ m3时， 可使喷溅控制在 1％以下， 有效减少了铁水喷溅损耗。
同时尽量减少铁水预处理过程中的倒运次数， 也能有效减少铁水的运输损耗。
通过沙钢等企业的实践， 在高炉铁水罐内直接进行脱硫处理再将脱硫铁水兑人转炉——“一罐到底” 的方式， 相较其它方式减少了倒罐次数， 降低了铁水的热量损失， 减少了铁水的倒运损失， 从而有效的降低了转炉钢铁料的损耗。
2. 2 入炉金属料消耗
冶炼 H08A 入炉金属料铁水占 85%， 废钢占 15%， 金属料消耗有固定的和可控的。
固定的消耗是指入炉金属料元素的化学烧损。
表 1 100kg 金属料各元素氧化量 项目 %/w C Si Mn P S 铁水 4. 25 0. 55 0. 35 0. 100 0. 035 废钢 0. 15 0. 24 0. 45 0. 030 0. 020 平均 3. 635 0. 5035 0. 365 0. 0895 0. 03275 终点 0. 06 0. 00 0. 10 0. 015 0. 015 烧损量/kg 3. 575 0. 5035 0. 265 0. 0745 0. 01775 烧损量合计 4. 44 这 5 大元素相加之烧损为 4. 44%， 即吨钢消耗为 44. 4Kg， 吹炼过程化学烧损是不可避免的。
金属料消耗可控的部分是铁的吹损， 主要是渣中 FeO、 铁珠的含量以及喷溅到炉外的铁损， 这些都与操作有直接的关系， 为此把降低消耗的重点放在这里。
2. 2. 1 提高转炉终点命中率
由于 H08A 钢种要求转炉终点碳含量控制在 0. 08%以下， 成品碳含量控制在 0. 10%以下。为达到终点碳含量的要求， 过去转炉采用一次补吹或两次补吹法， 转炉终点碳平均为 0. 03%，造成转炉终点碳低， 钢水氧性强， 炉渣中 TFe 含量高达 22%。
研究表明， 在吹炼趋近终点时，随着金属碳含量的降低， 特别是吹炼至临界碳含量（[C]≤0. 20%）
时， 碳的氧化速度会急剧
地下降， 金属中氧含量和渣中∑FeO 含量相应地增加； 转炉每增加一次补吹， 炉渣中 FeO 含量至少增加 5%。
为此开展了提高转炉终点命中率的攻关， 要求转炉在冶炼 H08A 等低碳钢种时， 转炉做到高拉补吹一次出钢， 同时为减少后吹， 要求氩前钢水的碳含量控制在 0. 06%～0. 08%。
通过一系列技术攻关和采取相对应的措施后， 转炉的终点命中率大幅度提高， 转炉在冶炼 H08A 等低碳钢种时出钢 C 为 0. 06%～0. 08%合格率达到 90. 6%， 氩前钢水碳含量平均为 0. 068%， 钢水的氧性下降， 炉渣中的 TFe 达到 7%～8%， 下降了约 6%， 减少了金属氧化的损失。
2. 2. 2 采用少渣炼钢和终点压枪操作， 降低渣中铁损
在降低炉渣中 TFe 的同时， 采取少渣炼钢， 降低渣中铁的损失。
通过理论计算可知， 渣量每减少 0. 1%， 钢铁料消耗降 0. 5kg/t。
在公司石灰质量明显好转且相对稳定的情况下， 对转炉的造渣制度进行了优化， 在保证转炉有合适的碱度和氧化镁含量以达到去除 P、 S 及维护炉衬的情况下， 降低石灰及散装料的消耗。
通过优化后， 与 2009 年相比， 在相同铁水的条件下， 石灰、 改渣剂和轻烧白云石三种辅料累计下降了吨钢 25Kg， 转炉的渣量由过去的吨钢 126Kg 下降到吨钢 105Kg。
目前部分铁水罐次由于铁水带渣量大， 造成石灰加入量大，因此下一步考虑铁水预处理时加入铁水稀渣剂， 减少铁损和铁水带渣量。
研究表明：
渣中∑FeO 每降 1%， 钢铁料消耗降 2kg/t， 通过硬性规定终点枪位必须在最低位置吹炼时间≥30s，钢水中 TFe 由 22%下降到 8%左右， 减少了渣中铁的损失, 降低了钢铁料消耗。
2. 2. 3 减少吹炼过程的喷溅， 降低金属料损失
喷溅产生的原因主要是吹炼中期碳氧激烈反应， 瞬间生成大量的 CO 气体急剧排出， 带动钢渣喷出炉口。
通常喷溅造成的金属损失为 0. 5%～5%， 通过加大对合理炉型的控制， 控制合理的炉容比； 搭配好铁水废钢、 做好炉内热平衡， 使熔池温度均匀上升； 优化供氧和造渣制度， 制定枪位控制和渣料加入时机曲线图； 提醒操作者及时采取措施防止喷溅发生， 转炉喷溅率明显下降， 由原来的 17％降低到现在的 0. 85%。
由此使吹炼的金属料消耗由原来的9. 2%降低到 6. 54％。
2. 2. 4 提高技术操作水平， 减少钢水回炉和成分废事故
因钢水质量不合格， 而造成的钢水回炉是非工艺吹损的重要方面。
转炉在冶炼 H08A 钢种因钢水质量不合格造成回炉的原因主要是钢水温度低， 钢水 P、 S 高或因转炉出钢下渣量大回 P 严重以及脱氧过死拉不出。
要减少钢水质量不合格而造成的回炉采取的措施主要有铁水预处理脱硫； 提高炉前操作技术， 采用高拉补吹工艺， 提高终点命中率； 优化脱氧合金化制
度； 及时更换出钢口， 加强出钢口的维护， 提高挡渣成功率， 减少回磷量； 与此同时把钢水供应时间纳入钢水质量范畴， 保持炉机匹配的协调原则。
2. 2. 5 降低出钢温度 在保证连铸可浇性的前提下， 降低转炉出钢温度， 减少因钢水温度高对耐材的侵蚀量，从而达到降低消耗和成本的目标； 根据某厂的经验， 终点碳[C]＜0. 24%时， 每增减碳[C]=0. 01%， 则出钢温度也要相应减增 2～3℃。因此， 在冶炼H08A钢时， 出钢碳控制在0. 06%～0. 08%之间， 可有效降低 H08A 钢出钢温度。
通过理论计算， 转炉出钢温度每增加 1℃， 钢铁料消耗上升 0. 53kg/t， 成本上升 1 元/t 钢。
2. 3 推进精细化管理， 控制入炉冷料消耗
转炉冶炼 H08A 钢种入炉的冷料为 20～22t， 占金属料的 15%。
入炉的冷料分为外购废钢（统废、 重废、 打包块）
、 生铁块和自循环废钢（切头、 渣钢）
。
这些冷料在市场上价格是不等的， 而且处于波动状态。
目前 120t 转炉的入炉冷料吨钢成本控制在 380 元左右。
在满足工艺要求的基础上， 通过轻重废钢合理的搭配使用， 提高了废钢的收得率。
2. 3. 1 加强入炉冷料的精细化管理 将废钢、 生铁块、 切头、 渣钢等不同冷料进行分类存放， 并在废钢斗上标明每斗冷料的配比及重量。
同时新建两个废钢地磅， 保证每斗冷料计量准确， 配比达到规定要求， 实现冷料配比精细化。
目前炼钢使用的是两座 1780m2 高炉的铁水， 每座高炉的铁水成分不尽相同，理论上入炉冷料也不一样。
通过组织技术人员对不同铁水成分加不同冷料试验， 制定了相对应的冷料加入模型。
在生产组织上， 相关环节衔接紧密， 工作超前， 保证了生产节奏， 为转炉生产创造了良好的外部条件。
2. 3. 2 对钢铁料考核指标进行细化管理 每一炉次加入的铁水、 生铁块、 废钢、 渣钢、 磁选钢粒、 球团矿都要进行成本核算， 从而使核定指标更科学、 全面， 有利于促进总消耗、 总成本的降低。
2. 3. 3 增加废钢比
钢铁料中大约有 4. 5%左右的非铁元素被吹损， 废钢中非铁元素的吹损大约只有 0. 675%，故当用 1%废钢置换铁水时， 非铁元素的吹损率约为 4. 41%， 即每增加 1%废钢比可减少非铁元素吹损 0. 086%， 另外由于加入废钢后非铁元素的氧化物减少， 预计每增加 1%的废钢比，铁元素的损失大约可减少 0. 03%， 两者综合起来的效果是每增加 1%的废钢比可降低吹损
0. 12%， 若废钢比提高 20%， 吹损率可降低 2. 40%左右。
2. 4 采取大包回渣操作
大包回渣操作是指钢水在连铸台浇完后大包内的渣子倒回到盛有钢水的大包内， 该渣子作为下一炉钢水精炼的部分顶渣。
实践和理论表明 LF 精炼后的炉渣仍具有脱硫、 控制脱氧、吸附夹杂等精炼效果， 而且起到快速化渣的效果。
在回渣操作的过程中由于钢包内没有浇完的钢水也翻到钢包内， 这大大减少了注余损失。由此一项可降低钢铁料消耗吨钢在 4Kg 左右。
通过控制入炉金属料的消耗， 使得 H08A 钢铁料消耗控制在 1080 以下， 实现了较低的成本控制。
3 降低合金消耗
转炉冶炼 H08A 钢种时使用的合金为低碳锰铁和钙铝铁、 铝锰铁、 锰硅合金。
钙铝铁和铝锰铁主要是脱除钢水中的氧和提高钢中的 Als 含量， 而低碳锰铁主要是用于配加钢水的[Mn]， 锰硅合金主要是用于配加钢水的[Mn]和使 H08A 钢中的[Si]含量达到 0. 02%～0. 03%以减少皮下气泡的发生。
降低合金消耗关键是如何提高合金的收得率：
首先提高终点命中率降低钢水的氧性； 其次是优化脱氧工艺， 调整合金的加入时间和时机， 理论和实践表明在炉后加合金其收得率要明显低于下道工序合金的收得率； 再就是提高挡渣成功率。
通过工艺调整后， 在保证相同的效果下， 目前出钢过程中加入的合金中仅钙铝铁的加入量每炉钢减少了50Kg。
当然 H08A 的脱氧合金化工艺还有待于进一步的完善。
4 降低辅料消耗
转炉使用的辅料有活性石灰、 轻烧白云石、 镁球和球团矿。
转炉使用的造渣材料在炼钢成本中占有相当大的比例， 特别是炼钢石灰消耗的高低对炼钢生产中的各项指标有重要的影响。
为降低石灰的消耗， 通过降低终渣 TFe 含量的技术攻关后， 在转炉造渣操作上由高碱度高 MgO 操作向低碱度低 MgO 操作的根本性转变， 炉渣的碱度和 MgO 含量分别由过去的平均3. 5、 12. 4 下降到 2. 8、 8. 0， 石灰的消耗也由过去的吨钢 67Kg 下降到目前的吨钢 51Kg， 吨钢降本将近 5 元。
在其它辅料的选择上， 考虑有利于溅渣护炉， 在提高炉渣中 MgO 含量和渣子粘度前提下， 使用价格便宜的轻烧白云石与镁球进行了合理搭配使用。
5 降低耐火材料
炼钢用的耐火材料种类较多， 约占炼钢成本的 1. 5%。
降低耐火材料消耗关键是加强管理和通过技术创新来实现的。
目前九江炼钢厂采用的吨钢总包形式， 将成本的压力转移给供货商， 从实施效果来看效果明显。
5. 1 提高钢包包龄
钢包包龄的高低不仅会给生产组织带来被动， 同时会增加耐火材料的消耗， 增加成本。为了提高钢包的寿命， 首先规范出钢操作， 减少出钢初期钢流对迎钢面包壁的冲刷， 同时降低出钢温度和钢包的烘烤严格按照烘烤曲线执行， 确保钢包烘烤好； 其次规范出钢挡渣操作，减少下渣量； 另外在平时使用过程中加强对钢包的维护工作， 使得钢包包龄大幅度提高， 平均达到 80 次以上， 最高达到 100 次。
5. 2 降低溅渣护炉的消耗
转炉溅渣护炉的消耗主要是氮气和镁质耐材。
转炉在溅渣护炉的过程中氮气的压力和溅渣时间基本上固定的， 氮气的费用也是相对恒定的。溅渣用的镁质耐材有镁球和轻烧白云石，两者价格比是 2. 8：
1， 镁质耐材的消耗与转炉的造渣工艺和对终渣 MgO 含量要求有关。
通过优化转炉造渣工艺， 实现低碱度低 MgO 双低造渣法以及小渣量操作， 溅渣用的镁质耐材消耗与去年相比吨钢下降 10Kg 以上， 吨钢降本 5 元。
5. 3 降低补炉材料的消耗
补炉材料的消耗主要是指转炉耳轴喷补料和大面（渣面和钢面）
补炉料。
通过实行高拉补吹工艺、 提高溅渣护炉效果、 加强对合理炉型的控制、 调整补炉方式等措施来降低补炉材料的消耗。
目前补炉材料的消耗为 1. 6kg/t， 较去年吨钢下降了 0. 81 元。
5. 4 提高中包包龄 由于钢包大量下渣， 特别是强氧化性的熔渣， 会侵蚀钢包滑动水口、 保护管、 挡渣墙、挡渣坝、 稳流器以及中间包耐材和塞棒， 降低耐材使用寿命， 减少连浇炉数。
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