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加紧技术进步优化炼钢工艺结构降低生产成本

摘要  着重叙述了福建三钢（集团）有限责任企业炼钢厂多年来加紧技术进步、优化生产工艺结构，使企业取得显著经济效益，并对转炉炼钢关键技术方法及效益贡献进行了简明描述，最终介绍了“十五”期间围绕调整产品结构、降低生产成本、提升产品质量方面思绪。
关键词 炼钢 技术进步 结构优化 生产成本
ACCELERATING THE TECHNICAL PROGRESS OPTIMIZING
THE PROCESS STRUCTURAL OF STEELMAKING
FOR PRODUCTION COST REDUCTION
WU Delong
(Fujian Sanming Iron and Steel (Group)Co.,Ltd.)
ABSTRACT  The technical progress and optimization of the structure of production process in steelmaking plant of Fujian Sanming Iron and Steel (Grop)Co.,Ltd. is summed up. Some important technical measures which made contribution to profits of converter steelmaking are discussed. Finally, the thoughts for readjusting structure of products, cutting the producting cost, improving the quality of products in “the Tenth Five-year Plan”are introduced.
KEY WORDS  steelmaking , technical progress, structurel optimization, production cost
1  序言
钢铁工业全球化市场竞争关键表现在成本竞争、产品质量竞争和销售竞争，而成本竞争是最基础和最关键。中国加入WTO后，钢铁企业市场竞争日趋白热化，所以，降低成本已经成为钢铁企业提升竞争力关键手段和路径。福建三钢（集团）有限责任企业（以下简称三钢集团企业）坚定走低成本扩张路子，围绕降低炼钢生产成本，不间断地对炼钢工序进行一系列技术改造，采取新技术，提升整体装备水平，使得炼钢系统生产工艺结构逐步趋于合理优化，转炉钢产量近几年平均每十二个月以20多万t钢水平递增，产钢量达成169．61万t。在上游原燃材料价格上涨幅度较大情况下，立足内部挖潜，连铸坯成本保持在较低水平，连铸坯综合成本为1232．28元/t，抵御住市场风险，仍为企业发明了可观经济效益。
2  炼钢生产工艺结构调整优化
2．1  工艺装备现实状况
炼钢系统装各有1号-3号20 t氧气顶吹转炉3座，由原 3 × 15 t转炉扩容改造前后于 1999年12月 15日、30日， 1月 14日投产；4号 30 t氧气顶吹转炉，于 9月 23日投产；300 t及600t混铁炉各1座；弧形小方坯连铸机4台计13流，1号-4号连铸机分别于 1983年4月、1989年12月、1995年8月和12月投产，其中4号连铸机经改造（加大弧形半径并增加一流）后于1月投产。冶炼关键钢种为热轧带肋钢筋用钢、一般碳素结构钢、低碳低硅钢等。
2．2 生产工艺步骤演变过程（图1）
（1）装备3座转炉时生产工艺步骤：

（2）装备4座转炉时生产工艺步骤：
关键有两种生产组织方案（图2）：
方案A（4号转炉装入量和其它炉座一样时：）

方案B（4号转炉装入量增加时）：

3  取得关键成效
三钢集团企业坚持以市场为导向，主动探索投资策略，确定“以适度扩大总量，实现规模效益为中心”，对炼钢系统进行投资改造和生产结构调整，已展现出显著投资效益。转炉炼钢多项技术经济指标取得显著进步，转炉利用系数、炉龄、钢铁料耗、铁水耗及连铸机作业率、连浇时间、连浇炉数等指标名列同类型企业前茅。1999-炼钢转炉连铸生产关键技术经济指标完成情况见表（1）
表1  1999-炼钢厂转炉连铸关键技术经济指标
年
实际成本/元·t-1
钢产量/万t
钢铁料耗/kg·t-1
铁水耗/kg·t-1
废钢铁耗/kg·t-1
石灰耗/kg·t-1
氧气耗/m3·t-1
补炉料消耗/kg·t-1
1999
1203.97
114.38
1084.35
847.66
236.69
63.94
63.27
1.29

1157.07
143.47
1072.79
771.08
301.71
66.95
57.99
0.49

1232.28
169.61
1071.33
765.39
305.94
68.80
59.31
0.17

年
炉龄/炉·次-1
枪龄/炉·次-1
钢包龄/炉·次-1
回炉率/%
冶炼周期min·炉-1
平均炉产量/t·炉-1
连浇时间/h·组-1
连浇炉数/炉·组-1
浇成率/%
1999
11859
111
58
0.18
30.18
25.87
9.08
17.72
99.18

15321
269
61
0.13
29.48
29.97
14.84
30.10
99.70

18001
241
76
0.17
25.34
29.75
19.16
43.49
99.56

4  加紧技术进步  提升科技贡献率  降低炼钢生产成本
4.1  提升全连铸生产技术水平  实现炉机匹配新平衡
炼钢厂3座15 t转炉匹配4台连铸机“三对四”模式全连铸生产，于1996年7月16日一举取得成功，并保持回炉率不上升，产量不停增加。实现全连铸生产当年就为企业发明4080多万元直接经济效益。伴随生产发展和技术进步，炼钢厂提出以提升全连铸水平为突破口，经过扩容和高效化改造，深入优化炼钢系统生产工艺结构。从1999年6月开始前后进行了1号、2号、3号连铸机高效化改造，对1号、2号、3号15 t转炉进行扩容改造，有效容积由原来18．lm3增加到 22．5 m3，平均出钢量由原来25．8 t增加到近30 t，冶炼周期由原来30 min缩短到25 min，铸坯拉速由原来 1．4-1．5 m／min提升到2．5—3．0 m／min（150方坯），整个生产系统达成了炉机匹配新平衡。
提升全连铸生产技术水平具体方法关键有：①坚持精料方针。控制铁水硅含量为0．45％～0．55％，提升石灰活性度，要求气烧窑石灰活性度＞280 ml，加强对废钢铁装斗管理并严格考评；②提升供连铸钢水质量和纯净度。着重控制好钢水温度、改善钢水流动性，控制Mn／S＞15，Mn／Si＞2．5，钢包底吹氛时间严格控制在 3．5—5 min；③实施转炉炉龄攻关，提升转炉有效作业时间；④应用高效化技术对1号一3号连铸机进行了改造。关键改造了结晶器、振动装置、二次冷却喷淋系统、引锭装置、切割机和全程自动控制等7个部分，关键设备上如钢包回转台、振动台、拉矫机电气均采取了交流变频技术；⑤强化对转炉冶炼周期和连铸钢水正点率考评，确保全连铸生产节奏。
4．2  探索溅渣护炉最好操作工艺降低耐材消耗
在15 t转炉上应用溅渣护炉技术，于1997年7月首先在三钢集团企业炼钢厂取得成功，当初中国外尚无先例。经过近几年深入探索，改善工艺和操作，平均炉龄已超出 18000炉／次，实现1年使用1套炉衬目标，补炉材料消耗也大幅度下降，给企业带来可观经济效益，采取溅渣护炉可使吨钢成本下降3．24元。
该项技术操作要领是：①利用152型氧枪喷头（喉口直径为 23．5 mm；张角为 10°）特点，提升供氧强度，强化冶炼，处理了因溅渣占用作业时间，从而满足全连铸生产炉机匹配要求；②加强氮氧切换装置检修和维护，确保了溅渣操作氮氧安全切换；③经过改善石灰质量（气烧窑活性石灰活性度达280～350 ml），并采取适合本身条件炉渣调整剂轻烧镁球，加入量控制在6 kg／t钢，确保终渣 MgO在 8％-10％；④对炉渣改质，采取一个含 MgO 40％、含 C 20％速溶溅渣剂，加入量为 1-2 kg／t钢；⑤合理控制溅渣枪位和溅渣时间，确保溅渣效果，枪位通常控制在距炉底 680～1100 mm位置，溅渣时间控制在 1．5-3 min；⑥实施综合砌炉工艺，在易损部位选择易挂渣、抗蚀性好炉衬材质；⑦加强设备维护，确保设备和炉龄同时。怎样处理侵蚀炉底和提升炉帽寿命仍是以后研究关键任务。
4．3  应用转炉高效冶炼技术 促进增产增效
转炉高效冶炼技术关键是采取新研制152型高效转炉氧枪，它于1999年12月开始在炼钢厂3座20 t转炉上使用，取得显著效果。达成了提升转炉生产效率、降低生产成本目标。在钢铁料总装入量增加 3 t情况下，冶炼时间缩短了1．67min[1]，喷溅大大降低，钢铁料耗由1999年1084．35 kg／t降到 1071．33 kg／t，平均枪龄达 241炉／次。转炉冶炼强度提升，每十二个月可多产钢约8．5万t，为企业发明约4千多万元经济效益。同时，新型氧枪能够满足溅渣护炉要求，补炉料消耗控制在0．2 kg／t钢以内。
4．4  完善低铁水耗冶炼操作 确保转炉增钢目标
因为高炉铁水不足制约“瓶径”，该厂立足现有条件，遵照利用有限铁水量达成多产钢目标，探索出一套转炉低铁水耗冶炼操作制度。近两年采取低铁水耗、高冷料比装入制度，因铁水耗降低，在等铁水量条件下可多产钢，扣除冷料多投入部分，每十二个月可为企业多创效益近2千万元。
该操作法关键点是：①经过严格物料平衡和热平衡计算确定装入制度，20 t转炉铁水装入量约23 t，废钢约2 t，生铁块约8 t，30 t转炉铁水装入量约 32 t，废钢铁约 10 t；②严格枪位控制制度，考虑到冷料比高达28％以上，采取前期低枪位提温，中期高枪位化渣，后期降枪脱碳、去硫，实际生产中枪位通常为开吹枪位800 mm，过程枪位 1000 mm，终点拉C枪位 800 mm；③严格加料制度，前期为使熔池快速升温，开吹时加入 180-200 kg轻烧镁球，2-4 min加入第一批渣料 500 kg，4-8 min均匀加入第二批渣料 1000 kg，8～10 min加完剩下 100-150 kg石灰，依据渣子情况及熔池温度考虑是否加矿石帮助化渣；④控制供氧制度，开吹前4 min左右，采取大供氧量 7000～7500 m3／h，4 min后控制氧流量至 6200～6500 m3／h，待脱 C猛烈期过后，加大氧流量至7500～8000 m3／h，以快速提温，并促进夹杂物上浮，均匀成份，达成吹炼终点后提枪；⑤降低过程温降，连铸实施低过热度（5～15℃）浇注，提升了连铸钢水浇成率。
4．5  推广应用小方坯辊道热送热装技术 促进节能降耗
该技术含有简化工序，节能降耗，提升产品质量且投资少、见效快特点。炼钢厂2号和1号连铸机前后于1998年12月和1999年3月实现向棒材轧钢厂热送小方坯，供其热装轧制。因为和棒材轧钢厂运距短，热坯输送采取辊道运输方法，经提升机提升后进保温炉或直接进入加热炉。直接进入加热炉，铸坯热送温度可在800℃以上，少部分因调整需要进入保温炉间接进入加热炉，铸坯温度仍在600℃以上。
该工艺实施当年热装率即达成61．29％，近二年热装率深入提升，达成85％以上水平。若按热装率85％计算，每十二个月可为企业创效益1660多万元（棒材轧钢厂年产量约70万t），同时棒材生产能力得到了深入释放，该工艺技术含有广泛推广应用价值。所以，4号连铸机改造也考虑了热送热装工艺。
4.6  相关配套实用技术应用 确保炼钢生产系统高效运转
（1）炼钢静态控制技术。它作为转炉冶炼操作一项辅助技术，从1999年投入至今，为科学化炼钢提供了确保。炉前能够经过现场电脑统计提醒进行加料、枪位控制和对溅渣操作实时监控，使得终点命中率不停提升，炉龄逐步上升。
（2）炉前光谱分析仪投用和炼钢风动送样系统，组成了一个快速在线分析体系，能确保在3～5min内正确报出钢化学成份，为炉前冶炼发明了良好条件。
（3）整体可更换式出钢口技术。该技术应用，维护了良好炉形，同时也缩短了停炉时间，确保转炉利用系数提升。
（4）控制过程温降技术方法：①实施钢包在线烘烤、控制钢包周转数量，3座炉冶炼时周转包为8个，4座炉冶炼时周转包控制在10～11个，确保红包出钢；②对连铸钢水实施全程保护浇注，钢包和中间包均加盖保温，实现低温快注，同时采取优质镁质涂料和快换定径水口寿命相匹配、浇注时间达20～24 h长寿命中间包；③应用钢包整体浇注技术，提升钢包寿命，近二年经过改善浇注料配比，加强管理，平均钢包龄已达成 76炉 ／次以上。
（5）强化炼钢过程物流管制。关键经过现场调度指挥中心作用，落实“以连铸为中心，转炉为基础，设备为确保”生产组织方针，对4座（或3座）转炉实施主副炉作业管理，钢水、铁水、钢坯等物料运转实施电子秤计量，物流去向经过电视监控，确保全连铸生产炉机匹配。
5  下一步发展思绪
经过“九五”期间建设后，三钢集团企业将在现有固定资产装备基础上，经过挖潜改造，技术革新和部分扩建，提升科技含量，扩大产品品种，提升产品质量，以降低成本为关键，降低多种原辅材料消耗，提升经济技术指标，增强市场竞争力，使“十五”期末达成年产钢230万t水平，务求取得很好经济效益。配合现在在建品种高线二厂，在炼钢系统拟新上铁水预处理和钢包精炼新技术，开发新品种，改善产品结构，增加企业效益。和此同时，条件许可话也考虑在福建沿海城市建设新区或经过强强联合、吞并、收购等方法，采取电炉一炉外精炼一连铸一连轧短步骤工艺路线，生产高附加值产品及产品精加工，建立沿海三钢据点，和三钢本部形成优势互补。
6  结语
（1）三钢集团企业立足系统挖潜，对炼钢生产工艺结构进行了全方面优化，1996年转炉钢实现全连铸后，仍不停顿地经过技改提升炼钢系统整体装备水平，实现更高层次全连铸生产。同时考虑到和轧钢系统匹配，为热送热装工艺优化衔接发明了良好条件。
（2）炼钢生产工艺结构优化，全方面改善了生产技术经济指标，成本深入下降，为三钢集团企业发明了可观经济效益，增添了企业发展后劲，拓展了生存空间。
（3）以后炼钢将继续推进以高效全连铸为关键，提升连铸坯热送热装率为方向，深入优化品种结构，促进炼钢、炼铁、轧钢生产能力合理匹配。
（4）以三钢本部为依靠，拓展发展空间，实现钢总量和高附加值品种同时提升，提升企业整体竞争力。