炼钢全流程降本增效技术实践_袁保国.pdf

炼钢全流程降本增效技术实践袁保国，宋依新（河钢集团邯钢公司一炼钢厂，河北邯郸056015）摘要：针对特钢生产特点，通过成本分析，提出操作建议：对含有 Mo、Ni、Cu 等贵重金属元素的特殊废钢进行回收利用，优化连铸头尾坯、提高连铸机的连浇炉数、使用低价合金替代高价合金等技术措施。通过在某厂 2 号连铸机上的生产实践表明，采取以上降本增效技术，可以有效地降低炼钢生产成本，为特钢生产企业提供借鉴。关键词：特钢；低成本；工艺优化中图分类号：TF702.9文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）05-0177-020引言钢材产品的市场竞争力，表现在价格和质量的竞争，对于企业而言，归根结底是产品盈利水平的竞争。企业要想长期发展，必须生产出质优价廉的产品。为此，炼钢企业除了保持钢材质量良好稳定性，还必须低成本生产；此外多数钢企的产品难以差异化，客户群也基本相同，唯独低成本，能够形成优势。所以降本增效成为钢铁企业长期的重点工作之一。1影响炼钢工序成本的因素炼钢成本主要由三部分构成：可变成本、固定成本和综合回收利用。其中可变成本是指随产量的变化总耗量也跟着升降的项目，包括：钢铁料消耗、合金料、辅料等1。炼钢工序成本涉及消耗指标较多，每个炼钢厂需结合自身特点，同时对标先进，从降低单位钢坯消耗量或单位钢坯成本上入手，制定降本措施。1.1生产计划的安排特钢炼钢生产的特点是，品种多，批量少。在百吨成坯量以上的炼钢车间生产特钢，生产计划编排难度相对较大。生产计划编制需从订单量、库存、成本等多方面考虑，以效益最大化为原则，编排生产计划，保合同交付。1.2贵重合金的加入方式特钢品种含贵重合金钼、镍、铜等元素钢种较多，对于不易氧化的这类合金，一般生产企业，随着废钢加入转炉炉内。由于转炉冶炼过程喷溅、出钢不净等原因，会造成贵重合金的少量浪费。具备条件的话，贵重合金可以直接加入钢包中，用量相对节省。1.3特殊废钢的回收及使用特钢炼钢厂，生产含有 Mo、Ni、Cu 等贵重金属元素的钢种，生产过程会产生坯头、坯尾、中间包浇余及废坯，以及轧钢工序产生的切头切尾、性能不合报废的材等，这类废钢统称为特殊废钢2。由于特殊废钢含有不易氧化元素，冶炼后钢水残余元素含量较高。这类废钢配吃不当会造成钢种残余元素超标，产生废品。对于特殊废钢，炼钢企业应建立特殊废钢回收及配吃制度，利用特殊废钢中的贵重元素，可以降低贵重合金的消耗。以 42CrMo 钢种为例，若生产时某炉配吃了含 Mo 废钢 10 t，减少钼铁合金加入 33 kg，钼铁的价格 168 元/kg，节约钼合金成本 5 440 元。配吃特殊废钢操作时，需确认废钢加入量及特殊元素含量，合理减少相应合金的加入量，依据转炉终点成分，在出钢合金化时进行微调，实现贵重合金元素的准确控制。1.4连铸头尾坯的优化连铸机生产铸坯，特殊钢种对于切割头坯尾坯长度有明确的要求，一般品种对于头尾坯长度没有明确的规定，只要满足钢材性能即可。技术人员可以结合连铸机设备、生产品种特点，确定头坯切割长度，力求最短，尾坯可以通过分流停浇，减少非定尺尾坯长度和数量，以提高合格坯产量。以某厂 2 号连铸机（8 机8 流 200 mm200 mm 方坯）为例。优化前，由于受出坯辊道间距的原因，头坯按照 56 m 控制。优化后头坯切割定尺按照 12.3 m 控制，头坯下线后，人工切割成 10.8 m 定尺坯，这样头坯控制在 1.5 m。优化后每浇次可以增加钢坯 9.9 t（见表 1）。2连浇炉数对生产成本的影响与连铸连浇炉数有关的消耗主要涉及部分耐材（中包耐材、连铸三大件等）、中包烘烤介质消耗以及钢水收得率等。每个浇次开浇，无论连浇多少炉，都会产生相对定量的坯头、坯尾、中包剩钢。以某厂 8 机 8 流 150 mm150 mm 小方坯为例，该连铸机的中包耐材成本为 21 000 元/个，8 个水口及塞棒成本为 10 000 元。烘烤每个中间包燃动成本为 1 568 元。为了比较成本方便，假设 1 台 8 机 8 流收稿日期：2022-11-01第一作者简介：袁保国（1978），男，本科，毕业于安徽工业大学，工程师，炼钢工艺工程师，从事技术管理工作。总第 208 期2023 年第 5 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 208No.5，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.05.067表 1方坯连铸头坯优化后增加铸坯量铸坯质量/（t m-1）优化前头坯长度/m优化后头坯长度/m头坯长度减少量/m每浇次减少头坯质量/t0.310 75.51.549.942 4生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷表 4两种铁合金加入量对于钢水成分的影响钢种钛铁牌号加入量/（kg t-1）增硅量（质量分数）/%增铝量（质量分数）/%10B21FeTi30-B1.950.009 770.014 11FeTi70-A0.890.000 450.002 28ML20MnTiBFeTi30-B2.600.013 020.018 82FeTi70-A1.190.000 600.003 04150 mm150 mm 小方坯每个浇次产生坯头、坯尾及中包剩钢为 36 t。每浇次连浇炉数变化对于成本的影响见表 2。由表 2 可知，随着连浇炉数的提高，成坯量也随着提高，而连铸的制造成本随之降低。表 2连浇炉数对应成坯量及成本变化表连浇炉数/炉5678910111213每炉成坯量/t128.80130.00130.86131.50132.00132.40132.73133.00133.23烘烤单位成本/（元 t-1）2.482.051.751.521.351.211.101.000.92耐材单位成本/（元 t-1）48.1439.7433.8429.4726.0923.4121.2319.4217.90合计单位成本/（元 t-1）50.6241.7935.5930.9927.4424.6222.3320.4318.822.3提高连铸连浇炉数技术措施2.3.1同钢种连浇技术1）通过合理控制中包钢水温度，为连铸提高拉速创造条件。2）加强设备维护，以设备稳定运行保生产顺行。3）提高连铸耐材的使用寿命。结合炼钢品种及产量，选择适合本炼钢厂的连铸耐材，追求高的性价比。4）应用钢包下渣检测技术，减少钢包下渣量，防止随着连浇炉数的提高，中间包渣层厚，影响中包钢水液面高度及钢水质量，或者应用中间包排渣技术，视渣层厚度定期提高液面，进行中间包排渣。5）分钢种确定合适的拉速，实现连铸机高效化生产。2.3.2异钢种连浇技术特钢生产的特点是多品种，小批量，为了进一步降低生产成本，对于钢水成分相近钢种，可以采取异钢种连浇技术。连铸机在生产不同成分钢种时，实现异钢种连浇，可有效减少等待时间，增加铸机浇注时间，大大提高铸机作业能力，同时满足小批量品种钢的生产。1）有交叉成分的异钢种连浇。这类钢种连浇操作比较简单，上下炉次钢水成分按照重叠成分控制，一般不需要刻意分坯，如 SWRCH6A 与 SWRCH8A 连浇。2）钢水成分有包含的异钢种连浇。这类钢种连浇操作较复杂一点，需要将混浇钢水对应的铸坯划归到成分包含的钢种中，注意应尽可能的多分铸坯，确保被包含钢种成分符合判定要求，如 35ACr 与SWRCH35K 连浇。3）无交叉成分的异钢种连浇。这类钢种连浇操作相对复杂，需要将混浇钢水对应的铸坯判废，同时需确保上下炉次铸坯成分符合判定。为了减少判废铸坯，需采取中包低液面浇注，必要时可以采取混浇铸坯支取样判定，如 35CrMo 与 42CrMo 连浇。从实践来看，判废铸坯与一个浇次的头尾坯及中包剩钢重量相当。2.3.3中间包快换技术通过中间包快换工艺操作，可以实现多炉连浇，提高连铸机作业率，减少了浇次间坯头、坯尾损失，提高成坯率4。某厂大方坯连铸机采用中间包快换技术，实现倒包连浇，生产重轨钢连浇时间达到 57 h 24 min，连浇炉数 62 炉，而不倒包生产炉数最高 27 炉/浇次。3低价合金替代高价合金在满足冶炼品种合金化需求的前提下，可以使用低价合金替代高价合金。以某厂使用低价钛铁替代高价钛铁为例。3.1FeTi30 替代 FeTi70 可行性分析由 GB/T 32822012 可知，该厂使用的钛铁牌号见表 3。以含钛钢种 10B21、Ml20MnTiB 为例。如果使用 FeTi30 替代 FeTi70，合金残余元素对于钢水成分的影响，见表 4。表 3 只计算了合金残余元素含量高的 Si、Al 对于钢水成分的影响，计算时残余元素取钛铁合金国标最大值，Si 元素的吸收率按照 100%、Al 的吸收率按照 85%计算。由表 3 可知，使用 FeTi30 替代 FeTi70，对于 10B21 钢种，钢水 wSi将增加 0.01%，wAl将增加 0.0141%，对于 ML20MnTiB 钢种，钢水 wSi将增加0.013%，wAl将增加 0.018 8%，可以得出这样的结论，使用 FeTi30 替代 FeTi70，合金残余元素对于钢水成分有显著影响的是 Al 元素。使用 FeTi30 合金可以增加钢水 wAl为 0.014%0.188%，可以有意识地控制加钛合金前钢水中铝含量，以节约铝制品消耗。3.2使用效果10B21、ML20MnTiB 两个钢种，使用 FeTi30 替代FeTi70，成本变化见第 211 页表 5。由表 5 可知，使用FeTi30 后，10B21 钢种合金成本节约表 3GB/T 32822012 钛铁牌号化学成分要求化学成分（质量分数）/%w（C）w（Si）w（P）w（S）w（Al）w（Mn）w（Cu）FeTi30-B25.035.00.205.00.070.048.5 2.50.20FeTi70-A 65.075.00.100.500.040.033.0 1.00.20牌号w（Ti）（下转第 211 页）1782023 年第 5 期表 5使用 FeTi30 替代 FeTi70 钢种合金成本对比7.67 元/t，ML20MnTiB 钢种合金成本节约 10.30 元/t。降本效果显著。4结论炼钢企业可以通过以下技术措施降低生产成本，提高产品的盈利水平。1）含有 Mo、Ni、Cu 等贵重金属元素的特殊废钢的回收利用。2）连铸头尾坯优化，减少甩坯量，提高成坯量。3）提高连铸机的连浇炉数，可以降低连铸生产成本。4）使用低价合金替代高价合金，可以降低合金成本。参考文献1石磊.技术进步在降低炼钢成本中的作用J.科技创新导报，2013（6）：69.2黎想平.武钢合理使用特殊废钢减少合金加入量降低炼钢成本的实践C/中国金属学会.第十五届全国炼钢学术会议文集，2018：27-30.3商思凯，孙义.提高小方坯连铸连浇炉数的技术措施及其应用J.黑龙江冶金，2006（1）：29-30.4刘乐东，李英武，李彦军.北兴特钢连铸中间罐快换的生产实践J.连铸，2005（5）：14-15.（编辑：苗运平）钛铁牌号合金单价/（元 kg-1）钢种10B21ML20MnTiB单耗/（kg t-1）单位成本/（元 t-1）单耗/（元 t-1）单位成本/（元 t-1）FeTi30-B7.851.9515.312.6020.44FeTi70-A25.820.8922.981.1930.74合金成本降低7.6710.30Practice of Cost Reduction and Efficiency Enhancement Technology in the Whole Process ofSteelmakingYuan Baoguo,Song Yixin（No.1 Steelmaking Plant,HBIS Group Hansteel Company,Handan Hebei 056015）Abstract:Based on the production characteristics of special steel,through cost analysis,operational