福建三安炼钢厂推行“一罐到底”工艺的实践

冶金之家网站福建三安炼钢厂推行“一罐到底”工艺的实践李美满（福建三安钢铁有限公司炼钢厂，福建泉州362411）摘要：介绍了炼钢厂推行铁水“一罐到底”工艺及其重要性、铁水“一罐到底”制的炼钢工序对铁水的要求、“一罐到底”制在炼钢生产存在的问题及相应的技术和管理措施。关键词：一罐到底；生产实践；炼钢节能；经济效益福建三安钢铁有限公司由综合厂、烧结厂、炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂和公辅设施组成。炼铁厂有1号、2号（550m3）、3号（1250m3）共3座高炉，设计年产铁水216万t；炼钢厂有2座在线倒灌站、1座600t混铁炉、3座50t氧气顶底复吹转炉、3台R=6m弧的160mm×160mm四机四流连铸机，设计年产粗钢225万t。铁水“一罐到底”技术，是近几年在钢铁行业发展起来的一种全新的铁水供应技术。其核心技术是高炉出铁及铁水运输，炼钢厂混铁炉大班指挥行车起吊向转炉兑铁水均使用同一个铁水罐，中途不倒罐［1］。高炉铁水罐直接进转炉，节省了炼钢的铁水包，减少了铁水二次倒罐环节，避免了倒罐造成的铁水温降、铁水飞溅损失和环境污染，同时节约了相关设备的投资运行。经生产实践，取得了较为理想的经济效益和社会效益［1-3］。1推行铁水“一罐到底”工艺的重要性从2012年11月开始，在三安炼钢厂试用“一罐到底”新工艺。“一罐到底”作为炼钢厂一项重点挖潜增效（目前，铁水包是以吨铁水一元的形式承包给兄弟单位。216万t铁不使用铁包直接“一罐到底”，降低成本216万元）措施加以实施，为此，炼钢厂成立了“一罐到底”QC技术攻关小组，同时也是公司生产制造部的重点推动工作项目。铁水从高炉输送到炼钢厂转炉［1］，要经过出铁、运输、过磅、取样、吊运、倒罐、空罐返回和等待的一系列工序，其每一工序和铁水罐的自身状态对于铁水温降都有影响，从而增加了控制铁水输送过程及减小铁水温降的难度。由转炉冶炼工艺可知，转炉冶炼的热量基本来源于铁水的物理热和化学热；在化学热一定的情况下，铁水的物理热是决定冶炼能否顺行的关键因素，特别是公司当前正处于低成本战略的关键时期，如果铁水温度波动大，使转炉炉前一批料矿石摄入量不准确，造成终点温度过低或过高，导致钢水后吹严重，吹损大，钢铁料消耗高，成本高，钢水质量无保障，炉龄下降，并危及安全生产等严重后果。所以，保持入炉铁水温度的稳定对转炉工序意义重大。2铁水成分对炼钢工艺的影响稳定的铁水成分可提高炉前操作水平，理想控制转炉冶炼过程的稳定性，从而对于提高转炉一次拉碳率、降低耐材消耗以及其他转炉经济指标的提升都具有积极的促进作用。2.1硅（Si）铁水硅含量过高会使渣料和钢铁料消耗增加，易引起喷溅，降低金属收得率，同时渣中过量的SiO2也会加剧对炉衬的侵蚀，影响石灰渣化速度，延长吹炼时间。通常铁水中w（Si）为0.40%~0.60%为宜。2.2锰（Mn）铁水中Mn氧化后形成的MnO能有效促进石灰溶解，加快成渣的速度，减少助熔剂的用量，减轻对炉衬的侵蚀。同时，铁水Mn含量高，终点钢中余锰含量高，可以减少合金化时所需的锰铁合金量，有利于提高钢水纯净度。转炉用铁水对m（Mn）/m（Si）的要求为0.8~1.0。目前，使用较多的为低锰铁水，其w（Mn）为0.20%~0.80%。2.3磷（P）对一般钢种来说，P是有害元素，因此，要求铁水磷含量越低越好，一般要求铁水w（P）≤0.15%。2.4硫（S）三安炼钢厂氧气顶底复吹转炉单渣、双渣操作的脱硫效率只有30%~42%。冶金之家网站如果脱硫效果不满足要求，只有补加合金和石灰，继续点吹，就会增加各类相关的料耗指标。炼钢技术规程要求入炉铁水的w（S）≤0.07%。3“一罐到底”制的炼钢工序对铁水全方位的要求1）铁水供应必须满足转炉生产的连续性、及时性，以免罐中铁水表面结壳严重。2）铁水质量控制在转炉要求质量的（50±1）t为宜。3）铁水温度波动不能太大，以不出现低温冻罐现象为宜。4）铁水成分控制稳定。建议w（S）控制在0.07%以下；w（Si）控制在0.4%~0.6%之间。特别是控制好1号和2号高炉低硅高硫的铁水量。4“一罐到底”制对炼钢生产产生的经济效益1）减少、降低炼钢的倒罐次数，从而降低炼钢吊车和称量等设备的作业率；节省劳动力，降低员工劳动强度，减少行车运行频率。如：加料100t行车电机个数：主钩需2台110kW，主小车需2台15kW，付钩需1台55kW，付小车需1台7.5kW，大车需4台37kW。以整部车全运行10min计算，需耗电76kW·h左右，若按减少倒灌3900炉次数计算，可降低成本15.71万元/月（电价按0.53元/（kW·h）计）。2）采用“一罐到底”，减少二次倒罐环节，避免因倒罐引起的铁水温降，使铁水温度提高38～59℃。国家发改委提供的数据：火电厂平均1kW·h（1度）供电煤耗由2000年的392g标准煤降到360g标准煤，2020年将降到320g标准煤。所以，1kg标准煤可以发约3kW·h（3度）的电，1t标煤可发电3000kW·h（度）（电价0.53元（/kW·h）计）。每倒罐一次铁水温度降低约50℃，按照年产铁水216万t计算，一年节省的标准煤约28979.9t。28979.9t标准煤折合人民币约为4607.8041万元。有利于增加废钢比和烧结反矿的使用量，可进一步降低钢铁料耗。3）“一罐到底”与传统布置相比，减少了铁水倒罐作业环节，缩短了铁水运输距离，减少使用甚至取消了炼钢厂的倒罐站、混铁炉，从而降低了炼钢厂除尘设备运行的能耗。4）可避免因铁水倒罐而造成的烟尘污染（除尘不好），有利于清洁生产和保护环境。5）节省了混铁炉生产的运行成本，大大提高了生产工序连接效率。6）节省了铁水包的投入使用，按吨铁一元的价格承包，可降低成本216万元/年。不考虑设备投资、设备消耗和人员消耗的成本，只要全年实现50%铁水的“一罐到底”就能降本3000多万元。5“一罐到底”制在炼钢生产存在的问题及其措施1）目前，三安炼钢厂没有脱硫设备，铁水的成分异常，全量脱硫困难，增加铁损［4］。采取的措施为：使用双渣操作和补加硅锰合金。2）高炉要正常生产，就会对炼钢生产的稳定顺行要求更高。如果铁水没有被及时消耗掉，一旦发生生产事故，就可能造成铁水大量积压、压罐甚至会影响高炉生产。采取的措施为：第一时间解决该事故；及时了解铁水压罐量；动态调整铁水耗量。3）采用“一罐到底”工艺，不设铁水储存设备，生产链条较脆弱，生产易中断。采取的措施为：安排机械设备的检修时间与高炉的检修计划同步进行，完善3炉3机及主要吊车和环保设备的《计划检修》模式，配合外部条件，系统优化，形成以连铸机为中心的主要生产设备定修模式，并在实施过程中，强调项目、时间、质量三兑现，平衡好产能和检修的矛盾。4）铁水温度及成分的波动大，对转炉的生产操作有一定的影响。采取的措施为：提高吹炼工、摇炉工的技术操作水平，要求主炼操作工了解在铁水进转炉前的铁水温度及成分等情况。5）由于炼铁出铁处目前没有安装铁水地磅，所以采用“一罐到底”工艺不利于转炉铁水装入量的准确命中，从而给转炉冶炼过程操作、终点命中和出钢合金化带来很大难度。采取的措施为：加强校对加料行车的电子秤，减少质量误差。冶金之家网站6）未经过混铁炉将铁水储存、混匀、保温，铁水成分和温度波动大，给转炉冶炼过程操作及终点命中增加了难度。采取的措施为：加强培训、精心操作、提高各操作工的操作水平。7）事故状态下铁水处理难度大。炼钢厂某个环节一旦出现问题，已出完的高炉铁水不能及时消耗掉，等待时间长，容易造成铁水罐铁水结盖现象，增加倒铁难度。采取的措施为：使用混铁炉储存。6结语虽然“一罐到底”制在炼钢中对铁水的要求相对较高，而且在炼钢生产中存在一些问题［3］，但是铁水“一罐到底”制具有能缩短工艺流程、减少生产限制环节、降低铁水温降、促进物流优化和节能减排等优点，因而能有效地降低生产运行成本、减少环境污染和资源消耗。参考文献［1］张灵，刘俭，方音，王卫东，许茂清，易银山.沙钢650万t钢板工程“一罐到底”的设计与生产［J］.中国冶金，2009（2）：31-32.［2］邱剑，田乃媛.首钢炼铁-炼钢界面模式的研究［J］.钢铁，2004（4）：74．［3］钟大尊“.一罐到底”技术在总图布置中的应用［J］.现代冶金，2011（4）：45-46.［4］孟华，王华，王建军.高炉一转炉区段“一罐到底”界面模式建模仿真与优化研究［J］.工业加热，2011（1）：41-44.