宣钢150T转炉冶炼高碳钢优化出钢碳工艺研究

宣钢 150T 转炉冶炼高碳钢优化出钢碳工艺研究

徐亮

（河北钢铁集团宣钢公司二钢轧厂 ，河北宣化，075100）

摘  要：本文主要对宣钢 150T 转炉冶炼高碳钢终点出钢碳进行研究，分析终点出钢碳含量高低对钢铁料消耗、终点出钢温度、精炼炉电耗、进精炼炉成分命中率以及对转炉炉况维护进行综合分析，最后得出最佳的终点出钢碳含量，使之达到生产成本最优。

关键词：出钢碳；转炉；出钢温度；电耗；

Xuanhua 150T optimization of refining the high carbon steel carbon technology research

Xu Liang

( NO.2 Steel Rolling Mill,Company , Hesteel Group Xuansteel Company,

Xuanhua Hebei ,075100 )

Abstract: This article mainly on 150 t converter plant of xuanhua iron smelting high carbon steel at the end of the carbon steel was studied, analysis of the carbon content in steel on the iron and steel material consumption, at the end of the steel temperature, refining furnace power consumption, refining furnace component ratio and comprehensive analysis of converter furnace condition maintenance, obtains the best end point carbon content of steel, the final to achieve the optimal production cost.

Key words: The carbon steel converter；The steel temperature；Power consumption；

1 前言

钢铁行业呈现新常态，市场竞争更加白热化，面对如此严峻的形势，河北钢铁集团宣钢公司通盘筹划，确立了“普转优”战略发展模式，定位由生产“普钢”向生产“优钢”转变，加快产品升级和结构调整步伐。为确保每炉钢确保精品化，在冶炼高碳钢时出钢碳对钢质量影响较大。为此组织技术人员进行了高碳钢出钢碳的质量攻关，通过调查分析并采取相应的改善措施有效地减少了产品质量异议，降低生产成本。二钢轧厂生产的高碳钢产品主要有 82B、77B、60#钢、65#钢、65Mn、70#钢等。

2 主要工艺设备及工艺流程简介

宣钢二钢轧厂可年生产合格钢坯 340 万吨，主要设备包括：8 套铁水罐倾翻装置，2座150 吨顶底复吹转炉，2 座吹氩站，2 座 KR 铁水脱硫站、2 座 LF 钢包精炼炉，1 座 RH 真空精炼装置，两台 12 机 12 流小方坯连铸机、预留 1 台 6 机 6 流大方坯连铸机及配套水泵站、水处理、空压机等公辅设施。

宣钢高碳钢的冶炼工艺流程:KR 脱硫→150t 转炉(双渣）→LF→连铸机

3 高碳钢过高拉碳存在得问题及原因分析

转炉冶炼高碳钢有 2 种方法：炉后增碳法和高拉碳法。炉后增碳法，其缺点是钢中氧含量高，脱氧剂、增碳剂消耗量大，夹杂物增加，为了保证碳成分均匀和脱氧效果，不得不增大钢水搅拌强度和搅拌时间，这不仅延长了冶炼时间，增大了温降，也给后道工序增加了负担，并增加了炼钢成本。所以宣钢二钢轧厂一直采用高拉碳法。采取终点碳含量 C ≥0.30%，但是高碳钢高拉碳的特殊性在于在短时间完成脱磷、保碳、升温的操作过程，这对操作者来说难度很大，转炉冶炼高碳钢，在吹炼终点时碳含量高，吹炼时间较短，吹炼终点正处于降碳速度较快的阶段，很容易造成炉渣返干，不利于化渣、去 P 和终点控制。且高碳出钢炉渣过粘，有裹钢现象，增加钢铁料消耗。而过低的出钢碳将会增加钢种氧化物夹杂，同时还会使生产成本增加，为此通过数据统计综合分析在冶炼高碳钢时合理的出钢碳含量是非常必要的。

4 终点出钢碳含量区间研究

为使计算结果更加具有说服力，本次取样时间节点为 2015 年 10 月 1 日到 2016 年 1 月 29 日止，数据来源为综合二级消耗，采集 65#及以上高碳硬线钢的钢铁料消耗，其中剔除消耗大于 1100kg/吨钢以及消耗小于 1000kg/吨钢的消耗，同时避免因两座转炉工况条件差异造成的计算差值，将两座转炉分开计算。按上述条件进行筛选，合格样本 714 炉，其中 1#炉合格样本 435 炉，2#炉合格样本 279 炉。

4.1 出钢碳对钢铁料消耗的影响分析

对1#炉435个样本进行分析，出钢碳含量对应钢铁料消耗如表 1、图 1 所示：

表 1  1#炉出钢碳含量对应钢铁料消耗

图 1  1#炉出钢碳含量对用钢铁消耗

对 2#炉 279 个样本进行分析，出钢碳含量对应钢铁料消耗如表 2、图 2 所示：

表 2  2#炉出钢碳含量对应钢铁料消耗

综合 1#及 2#炉分析可得出结论，终点出钢碳含量在 0.20-0.30%之间的钢铁料消耗要略小于终点出钢碳含量≥0.30%以及出钢碳含量小于 0.20%的钢铁料消耗，也就是说就宣钢目前的工况条件来讲终点出钢碳含量大于 0.30%，渣料极易结坨，造成炉渣裹钢，导致钢铁料消耗升高；出钢碳控制到 0.20-0.30%既能保证适宜高的出钢碳含量，又能保证炉渣不结坨，此时钢铁料消耗为最优，而再降低出钢碳含量不仅消耗将会增加，钢中氧化物夹杂也会随之增加。

4.2 适当降低出钢碳对进站碳控命中率的影响

生产中降低了高碳钢的出钢碳后，统计了进 LF 精炼后碳的命中情况，如图 3 所示。

从图 3 可以看出，适当降低终点出钢碳后，减轻了转炉过高碳含量出钢出现的“返碳’现象，终点钢水成份、温度均匀稳定，从而稳定出钢增碳操作，提高进站碳控命中率。

4.3 出钢碳对出钢温度的影响分析

由于高碳出钢，钢水氧化性低，对磷的去除困难，若要高碳低磷出钢由脱磷条件可知该操作必然限制出钢温度的提高，当将终点出钢碳含量由大于等于 0.30% 降低到0.20-0.30%之间，平均降幅 0.10%，通过数据统计，在磷含量满足出钢要求的前提下，终点出钢温度可提高 20℃。

4.4 降低出钢碳对煤气回收的影响

按目前宣钢的转炉煤气回收量统计，每炉出钢量 170 吨，回收荒煤气的量约 34000M3，按铁水碳含量 4.0%计算，则降低 0.10%个碳可产生 34000÷170÷4.0×0.1=5m3 煤气

5 效益分析

5.1 经济效益计算

钢铁料消耗成本分析：按钢铁料 1.25 元/kg 计算，从统计数据看，出钢碳降低 0.10%，可使钢铁料大约降低 2kg/吨钢，可节省 1.25×2=2.50 元/吨。

终点温度提高 20℃，LF 炉可以节省电能 10kW·h/吨钢，按目前电价 0.54 元/kW·h计算，终点温度的提高可节省：10×0.54=5.40 元/吨。

按 2 月份低碳增碳剂 3649.57 元/吨计算，增加 0.10%的碳所需低碳增碳剂的用量：

1.2kg/吨钢，增加成本 3649.57×1.2÷1000=4.38 元/吨钢。

降低 0.10%个碳可产生约 5m3 煤气，产生效益 5×0.25=1.25 元/吨。

综合效益：2.50+5.4+1.25-4.38=4.77 元/吨钢，

由此可知适当降低出钢碳含量所带来的经济效益时非常可观的。

5.2 其他益处

适当降低终点出钢碳还有以下好处：

利于稳定操作，炉与炉之间出钢碳平稳，利于生产稳定顺行。

利于提高进精炼成份内控命中率。

利于炉况维护，适当降低出钢碳含量后，终点渣料不至于结坨，良好流动性的炉渣可保证炉底不大起大落，降低了后续冶炼其他钢种时“返碳”的操作难度。

6 结论

结合宣钢生产实际，在冶炼高碳钢时将出钢碳含量由以前的要求大于等于 0.30%适当降低至 0.20-0.30%之后，可带来如下结果：（1）终渣炉渣结坨的现象可以避免，减少了过粘的炉渣裹钢现象，可使钢铁料消耗在一定程度上得到降低。（2）可适当提高转炉出钢温度，LF 节省电能。（3）可在一定程度上提高转炉煤气回收量。（4）利于炉况维护。

参考文献

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