炼钢快节奏低铁耗高废钢消耗冶炼工艺研究

一、前言

钢铁行业是一个高耗能、高耗碳的行业，钢铁生产过程中的能耗和碳排放一直受到社会各界的广泛关注。随着全球应对气候变化和温室气体减排力度的加大，钢铁行业面临着巨大的减排压力。同时，市场对钢铁产品的需求量不断增加，要求钢铁企业提高产线作业率和生产节奏。炼钢快节奏低铁耗高废钢消耗冶炼工艺技术，是通过优化冶炼工艺，缩短冶炼周期，降低铁耗，提高废钢比，实现节能减排、提高产线作业率和经济效益的目的[1]。为国内知名钢铁企业，一直以来注重技术创新和工艺优化。针对传统转炉冶炼周期长、铁耗高、废钢比低的现状，开展了炼钢快节奏低铁耗高废钢消耗冶炼工艺技术研究。

二、炼钢快节奏低铁耗高废钢消耗冶炼工艺的意义

（一）降低生产成本

钢的成本主要由铁水成本构成，大约占 60 % .降低铁耗，可以大幅降低生产成本。通过冶炼工艺的创新，提高废钢比，可以减少铁矿石消耗，缓解铁矿石资源不足的问题，降低原料采购成本，同时也可以减少碳素消耗，降低生产成本，还可以降低出钢时间，提高转炉寿命，提高转炉利用系数，增加产量，降低设备闲置时间，提高生产效率，降低生产成本。

（二）推动绿色低碳发展

钢铁生产是目前世界上最大的碳排放行业之一，低碳是不可逆转的方向。炼钢快节奏、低铁耗、高废钢消耗冶炼工艺，可以减少碳排放，符合环保要求，同时还可以降低能耗，对降低对环境的影响，实现钢铁行业低碳化有重要意义。

（三）提升企业竞争力

目前我国钢铁行业产能过剩、竞争激烈，企业生存和发展靠的就是竞争力。企业提高竞争力，首先要提高经济效益，通过冶炼工艺的创新，提高生产效率，可以降低生产成本，提高企业经济效益。同时，通过冶炼工艺的创新，还可以提高产品质量，提高企业核心竞争力。另外，通过冶炼工艺的创新，提高生产效率，降低能源消耗，可以提高企业绿色形象，提高企业竞争力[2]。

三、项目组织实施的策略

（一）项目策划与团队组建

项目总体由炼钢厂领导负责，结合现场实际生产状况及冶炼需求，成立了 7 人的项目组，组成了由工艺设计师、设备工程师、操作技师等，能够从项目方案策划到现场实施的良好格局。对项目实施的可行性进行了研究分析，编制了项目组成员的工作计划进度表，明确了各阶段的目标任务。

（二）创新方法的选择与实施

1. 现场调研与数据分析

项目团队首先对现场生产数据进行了全面调研，包括铁水成分、废钢质量、供氧时间、冶炼周期等关键参数。通过数据分析，发现铁水 Si 含量、废钢种类和规格、供氧流量等因素对转炉操作有显著影响。例如，铁水 Si 含量高会导致转炉终点控制难度增加，冶炼周期延长；废钢尺寸过大或形状不规则会导致熔化不均匀，增加炼钢时间和铁损。

2.制定优化方案

基于现场调研结果，项目团队制定了详细的优化方案，包括：

（1）优化供氧流量与底吹强度

采用六孔锥形氧枪流量控制，供氧流量提高至 以上，有效缩短供氧时间，解决废钢加入量大导致的开吹点不着火问题。同时，优化转炉底吹模型控制，使支管流量 ，底吹强度保证在 以上，提高转炉一次倒炉命中率，减少补吹，降低钢水氧化性。

（2）优化枪位控制技术

研发“三低一高”氧枪操作法，转炉调整开吹枪位由原来的 1.7m 降低至 1.4m，枪位采用低（点火 1.4-1.5m，升温）—低（1.5m 升温、前期来渣）—高（1.7-2.2m 均匀升温、化渣）—低（1.2m 搅拌、均温度成分、稳定拉碳）的吹炼模式，提高氧气利用率，减少氧气消耗。

（3）优化物料结构及加入时间

调整转炉冶炼主要原辅料为石灰和生白云石，取消轻烧白云石，简化物料种类。

第一批物料（石灰总量的 2 / 3 + . 生白云石全部）加入时间延后至开吹后 2 分半到 3 分钟，提高前期来渣速度，有效去除钢水中的磷。剩余石灰多批次小批量加入，渣钢三根据热量情况适当加入，结料时间控制在 11 分钟内。

（4）多渠道废钢加入

在铁水接收区域，每包铁水加入生铁块 2-3 铲（约 15 吨）或废钢压块 8 块（约 10吨）；转炉区域废钢斗加入50-55 吨（生铁块 15 吨、炉底渣 5-10 吨、其余外购废钢补齐）；转炉或LF 精炼炉根据终点温度及生产节奏向钢包内加入冲碎料或钢筋头 1-2 吨，实现废钢用量最大化。

（5）全流程工序协同优化

推行“精准装料-快速吹炼-高效出钢”标准化作业，装料时间控制在2.5 分钟内，精准把控吹炼时间，出钢口维护技术使出钢时间缩短至 4 分钟，冶炼周期从33 分钟压缩至28 分钟，日冶炼炉数提升 1 0 % - 1 5 % 。

采用铸余回收技术：将连铸浇注完的钢水包利用天车吊至转炉出钢跨，待转炉出完钢后，钢包车开至出钢跨，天车将连铸浇注完的钢水包包内的炉渣和余钢折回至下一包内，利用包内的炉渣精炼能力和包内的余钢对下炉的钢水进行洗礼，起到净化钢水的目的，使精炼工序前移，节省精炼时间，提升钢水收得率。

（三）工具应用与过程控制

1. 调查表与流程图法

项目团队使用调查表对行业背景和现场数据进行调查分析，利用流程图法确定了快节奏低铁耗冶炼工艺的研发过程。通过绘制工艺流程图，明确了各工序的衔接点和关键控制点，为工艺优化提供了清晰的方向。

2. 图表与相关性分析

项目团队利用图表对比实施前后的数据，直观展示工艺优化效果。同时，通过相关性分析，识别出制约快节奏低铁耗冶炼工艺的主要因素，如铁水条件稳定性、废钢质量、供氧时间等，为制定优化方案提供了依据。

3. 过程 FMEA 与 5M1E 分析法

项目团队采用过程 FMEA（失效模式与影响分析）和 5M1E（人、机、料、法、测、环）分析法，对工艺优化过程进行风险评估和控制。通过识别潜在风险，制定预防措施，确保工艺优化的顺利进行。例如，针对铁水条件波动大的问题，加强与高炉的沟通协调，优化铁水调度；针对废钢不熔化现象，调整废钢加入量和加入时机，优化废钢预热工艺。

（四）职工培训与现场应用

1. 职工培训

项目组人员组织多堂职工培训会，介绍新技术原理、操作要点、设备维护等内容。通过理论讲解、实例讲解、现场模拟演练等，提高一线职工对新工艺的了解程度和操作技能。并制定相关激励制度，调动职工的积极性，参与工艺优化，提出合理化建议。

2. 现场应用与跟踪调查

项目组成员在现场进行了大量的试验，不断调整相关参数，确保新工艺的稳定性、安全性，同时建立跟踪调查制度，定期收集生产数据，分析工艺优化效果。发现问题及时调整优化方案，以达到顺利实现项目目标的目的。

四、结语

炼钢快节奏低铁耗高废钢消耗冶炼工艺，是钢铁行业在向着低碳化、高效化发展过程中的一个小小的探索。通过创新供氧流量、枪位控制法、提高转炉底吹供气强度、多渠道废钢加入等技术，取得良好效果，显著缩短冶炼周期，降低铁耗，提高废钢比，实现节能减排、提高产能、提高经济效益目的。项目实施后，为带来了良好的社会、经济效益，同时也为钢铁冶炼行业绿色化、高质量发展起到推动力作用，促进技术创新。展望未来，愿为钢铁行业技术创新、工艺优化不断努力，促进钢铁行业的发展。

参考文献：

[1] 高废钢比对转炉炼钢工艺的影响及对策[J]. 李伟东;王金辉;何海龙.鞍钢技术,2022(03)

[2] 低铁耗高炉龄条件下的转炉冶炼操作优化研究. 冯正蒙.冶金与材料,2024(01)