基于炉料结构的转炉钢铁料耗指标优化实践.pdf
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1、基于渣场含铁物料的精细管理、炉料结构参数的优化与生产组织的“主副炉制度”的推进,确定了易喷含铁物料装斗的合理配比为:2.5t 渣钢、8.0t 炉下回收废钢、1.0t 氧化铁皮、6.0t 生铁及 9.0t 外购废钢或厂内直供废钢,也确定了每日夜班、白班与中班1#、2#与3#炉依次做为主炉,3#炉、1#炉与2#炉为副炉的“主副炉制度”,有效减少了车间过程金属料的损失。2021 年车间钢铁料耗为 1053.0kg/t,较 2020 年同口径降低了 2.1kg/t。炉料结构的优化过程中建立了冶炼总渣量经验公式与系统热平衡静态模型,指导操作工准确判断出当班留渣量与新渣加入量,实现转炉冶炼过程少渣冶炼,有
2、效减少了石灰与矿石的浪费,转炉终点 C-T-P 综合命中率上升了 22.18%。终点提枪至出钢开始时间在 4.5 分钟内的比例上升了 25.96%,缩短了钢水在炉内的停留时间,炉型控制较为稳定。【关键词】炉料结构;钢铁料耗;管理;优化Optimization Practice of Steel Consumption Index of Converter Based on Burden StructurePengJianchang(SteelmakingPlantofSansteelMinguangCo.,Ltd.,Sanming365000,Fujian)【Abstract】Basedont
3、hefinemanagementofiron-bearingmaterialsinslagyard,theoptimizationofthestructureparametersofthechargeandthepromotionofthemainandsecondaryfurnacesystemintheproductionorganization,thereasonableratioofiron-bearingmaterialswitheasyinjectionintothebucketisdeterminedasfollows:2.5tslagsteel,8.0tscrapunderfu
4、rnacerecovery,1.0toxideiron,6.0tpigironand9.0tscrappurchasedinthefactoryordirectsupplyofscrap,alsodeterminedthedailynightshift,dayshiftandmiddleshift1#,2#and3#furnaceasthemainfurnace,3#furnace,1#furnaceand2#furnaceasthesecondaryfurnacemainandsecondaryfurnacesystem,effectivelyreducethelossofmetalmate
5、rialsintheworkshopprocess.In2021,thesteelmaterialconsumptioninworkshopis1053.0kg/t,whichis2.1kg/tlowerthanthatin2020.Intheprocessofoptimizingthechargestructure,theempiricalformulaofthetotalsmeltingslagamountandthestaticmodelofthesystemheatbalancewereestablished,whichguidedtheoperatorstoaccuratelyjud
6、getheamountofslagleftintheshift,realizedlessslagsmeltingintheconvertersmeltingprocess,effectivelyreducedthewasteoflimeandore,andthecomprehensiveC-T-Phitrateoftheconverterterminalincreasedby22.18%.Theproportionofthetimefromtheendpointofgunliftingtothebeginningofsteeldrawingincreasedby25.96%within4.5m
7、inutes,whichshortenedtheresidencetimeofmoltensteelinthefurnace,andthefurnacetypecontrolwasmorestable.【Key words】burdenstructure;steelmaterialconsumption;management;optimize引言钢铁料消耗是炼钢工序的重要技术经济指标,体现了炼钢的操作和综合管理水平,约占炼钢成本的 70%,因此,降低钢铁料消耗是各钢厂降本增效的主要手段之一1。炉料结构是炼钢工艺制度的基石,其阶段性调整代表了原辅料市场及钢材市场的走向,也是各钢铁厂的生产经营方向
8、。炉料结构主要包括以下内容:一是钢铁料结构,即铁水和废钢及废钢种类的合理配比;二是造渣料结构,即石灰、白云石、基于炉料结构的转炉钢铁料耗指标优化实践彭建昌(三钢闽光股份有限公司炼钢厂,福建三明365000)作者简介:彭建昌(1978.6),男,炼钢高级工程师,硕士,现从事与炼钢领域相关的技术及管理工作。收稿日期:2023 年 3 月 2023 年第 4 期 福 建 冶 金14矿石等的配比制度;三是充分发挥各种炼钢原料的功能使用效果,即钢铁料和造渣料的科学利用2。炉料结构的优化调整是降低钢铁料耗的重要手段,是炼钢厂增加生产能力的基本保障。福建三钢炼钢厂二炼钢转炉车间 2020 年钢铁料耗为 10
9、55.1kg/t,与国内其他钢铁厂还存在一定的差距,为进一步降低钢铁料耗,福建三钢二炼钢转炉车间 120t 转炉从含铁物料管理、炉料结构优化与生产组织管理方面入手采取了有效措施,取得了较好的效果。1 钢铁料耗计算标准钢铁料消耗是指每冶炼 1 吨钢需要多少 kg的钢铁料。国家标准规定钢铁料消耗,是按入炉料计算,即废钢铁量含外部采购和钢厂内部循环回收的废钢铁量3。实际钢铁料耗计算时,因计算口径不同,各钢铁企业之间存在着差异,福建三钢炼钢厂钢铁料耗的计算公式为:钢铁料耗(kg/吨钢)=入炉钢铁料量(铁水+矿山废钢+外购废钢+厂内直供废钢+生铁+破碎废钢)(kg)/合格钢坯量(t)其中矿山废钢是指外来
10、废钢进场后由矿山公司装斗,再由汽车送至炼钢现场的废钢,占车间入炉废钢比例的 80%左右;外购废钢是外来废钢直接运送至炼钢渣场进行装斗的废钢,根据废钢供应情况进场,占车间入炉废钢的比例在 8%以下;厂内直供废钢是指轧钢废料;生铁全部外购,直接进入渣场,在渣场进行配斗,一般作补炉或提温使用;破碎废钢指外购的钢筋切头,其装入转炉高位料仓后,在冶炼过程进行使用。2 钢铁料耗指标优化措施2.1 含铁物料管理炼钢金属平衡管理实质是对生产过程中金属物料的管理,是反映金属资源在生产过程中的利用程度、金属流向及金属损失情况4,炼钢区域主要金属物流如图 1 所示。炼钢金属平衡包括铁水与废钢的平衡、炼钢内部含铁物料
11、的平衡以及合金物料的平衡。其中铁水、废钢与合金属于大宗物料,其平衡较为简单,而炼钢内部含铁物料种类繁多,包括连铸废坯、中包余钢、连铸切割渣、连铸铸余渣包自翻废钢、转炉炉下回收废钢及转炉炉下渣产生的渣钢,且其循环不列入钢铁料耗计算范围。加强对炼钢内部含铁物料的回收,减少其流失是降低钢铁料耗的重要手段。图 1 炼钢区域主要金属物流转炉炉下渣产生的渣钢是由钢渣处理工序处理后再送至车间。因此,对于连铸废坯、中包余钢、连铸切割渣与转炉炉下渣产生的渣钢可建立进出平衡表,综合考虑杂质扣重,并定时对称量系统进行校准,以平衡其进出。转炉炉下回收废钢与连铸铸余废钢是转炉日常生产中入炉废钢洒落和连铸浇铸结束后大包剩
12、余产生的,经测算精炼炉次平均每炉有1t 1.5t 的钢水被倒掉,浪费较大,再处理过程中会出现不同程度的损耗。因此,要求转炉车间自行处理,对于转炉炉下回收废钢,要求当班回收后,下个班必须全部入炉消化,但对于连铸铸余钢水不再进行回炉处理,及时在氩站返回同钢种钢包内,无法返回时倒入指定渣包内,冷却后在渣场进行翻包,及时将此类废钢回收入炉消化。表 1 渣场自装废钢装斗要求物料名称渣钢炉下回收废钢氧化铁皮厂内直供废钢外购废钢生铁物料特点含有难熔物质,装斗量大易造成出钢挡渣失败杂质偏多,装入量多易喷溅FeO 含量高,可促进化渣,装斗量大易喷溅纯净度较高,装斗量多易挂料轻薄料,纯净度高,质量较好装斗量大易喷
13、溅物料分类ABCDEF装斗量/t 3 8 1.5 12 26 5基于炉料结构的转炉钢铁料耗指标优化实践152.2 炉料结构优化炼钢炉料结构是指转炉冶炼过程铁水、废钢、生铁块及其他含铁物料的种类及搭配方案,它对炼钢生产整体技术指标优化、能源消耗降低有着重要的意义1。2.2.1自产废钢装斗优化渣场以往根据物料存货量进行配斗,无进行定量,导致喷溅严重、金属收得率低,尤其是氧化铁皮、渣钢、炉下回收废钢或生铁装斗炉次。为避免以上问题,配斗时要求:每斗废钢装斗量为 26t、A 类废钢与 B 类废钢不可同时装斗、C 类废钢与 F 类废钢不可同时装斗,具体见表 1 所示。但因渣场物料供应不均衡,必要时必须将易
14、喷物料搭配入斗,为减少喷溅,探索科学的物料装斗结构,车间在前期单物料装斗的基础上,进行了物料装斗优化试验,建立了 4 因素5 水平正交试验模型,实验参数选取见表 2。表 2 物料装斗正交试验模型参数渣钢重量(A)/t炉下回收废钢重量(B)/t氧化铁皮重量(C)/t生铁重量(F)/t2.571437.51.54.53.582548.52.55.54.5936由试验结果得出(见表 3),从喷溅角度考虑,氧化铁皮装入量影响渣钢装入量影响炉下回收废钢装入量影响生铁装入量影响。经过正交计算物料装斗最优解为:A1B3C1F5,即采用 2.5t 渣钢、8.0t 炉下回收废钢、1.0t 氧化铁皮与 6.0t
15、生铁搭配 9.0t 外购废钢或厂内直供废钢装斗。该方案不在正交表内,需对该方案进行验证实验,30 个炉次采用该方案装斗,结果显示,喷溅比例为 10.4%,较正交试验各方案的喷溅抑制效果好。因此,易喷物料搭配装斗时,可采用此方案进行装斗。2.2.2渣料结构优化(1)冶炼总渣量经验公式相关资料显示5,钢渣中金属损失量通常会占据到冶炼过程总铁损量的 37%左右。在钢渣中铁含量一定的情况下,渣量的大小直接决定了钢渣中的金属损失量的多少,因此,国内大多数钢铁企业通过推进转炉少渣冶炼工艺来降低钢铁料耗。三钢炼钢厂自 2021 年以来所有炉下渣包出厂时必须进行过磅称重,通过渣表 3 物料装斗正交试验结果序号
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