炼钢经济铁耗效益分析及控制措施
炼钢经济铁耗效益分析及控制措施
摘要:铁水消耗指炼钢生产单位合格钢坯所消耗铁水量，近年来实施的经济铁耗指的是，在炼钢工艺允许的前提下，通过控制铁耗，实现公司效益最大化。近年来，各钢铁企业都致力于通过经济铁耗控制实现尽可能大的产量规模和效益最大化，近些年以来，废钢铁价格在大多时段也低于铁水成本，经济铁耗在该企业的重要性更为凸显。通过建立经济铁耗模型、按月测算经济铁耗平衡点，企业实现了效益最大化。
关键词:炼钢;经济铁耗;边际效益
引言
近年来，国内有的钢铁企业经济型铁料资源短缺，企业建设之初没有科学评估周围条件，炼钢设计生产能力大于炼铁生产能力过多，炼钢生产节奏难以提升。以上问题都使得铁水的供应成为瓶颈环节，能耗物耗浪费巨大，需要企业控制较低的铁耗，以克服以上资源或设计上的问题。同时，因为市场具有调节作用，会出现废钢铁价格阶段性明显低于铁水价格的情况，此时在钢铁料结构控制时，采用较低的铁耗能显著降低钢铁料结构成本。以上问题就引
出一个“经济铁耗”的概念。本文对经济铁耗的测算，对效益进行对比，并提出经济铁耗控制措施，尤其建议钢铁企业有必要进行低铁耗和高废钢比的实战积累经验以及技术储备以应对金属料市场变化，同时给出常用的低铁耗高废钢比措施。旨在结合业界情况，提出一些想法，以期助力钢铁企业降本增效工作，同时为专业技术人员和成本控制人员提供思路与参考。
1经济铁耗测算基准及边际条件
1．1出钢温度从表1可以看出，通过调整入炉金属料结构及过程辅料的加入，该炼钢工序4季度普碳钢转炉出钢温度基本在1640～1650℃范围内，受铁耗因素影响较小。以下核算过程出钢温度按照1645℃计算，同时忽略铁耗变化对精炼成本影响。
表1 某公司炼钢工序4季度不同铁耗下转炉出钢温度统计
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月份
铁耗/(kg/t)
普碳钢
高碳钢
温度综合/℃
铁块消耗
/(kg/t)
比例
温度/℃
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比例
温度/℃
10月
885．64
77．0%
1644．4
23．0%
1553．3
1623．447
152．84
11月
903．85
75．3%
1639．0
24．7%
员工工作表现评语1554．1
1618．03
131．28
12月
932．42
77．4%
1644．1
22．6%
1558．9
1624．845
101．37
1．2普碳钢铁耗控制下限
1．2．1物料平衡计算
以目前正常控制下限铁耗880kg/t为例，以100kg金属料为单位进行计算(只用废钢与铁块作冷却剂)。
⑴炉渣量及成分计算
炼钢余锰含量约占金属原料中锰含量的30%;脱硫效率为20%，其中气化脱S比例1/3;脱磷效率为90%。
废钢量为5%，铁块量为18%，铁水量为77%。计算钢水终点余锰量为:
W余锰=(0．3%×77%+1%×18%+1%×5%)×30%=0．138%。
同理可计算终点P、S含量。
终点C含量(4．2%×77%+4．2%×18%+0．2%×5%)×2%=0．08%。
石灰加入量(目标碱度2．7)=(2．7×1．926－0．781)/78．25%=5．647kg。
石灰带入硫化钙:5．647×0．08%=0．00452kg。
生白带入炉气的CO2量:1×45%=0．45kg。
石灰带入炉气的CO2量:5．647×4%=0．226kg。
除了氧化铁以外的熔渣量为:
WSiO2+WCaO+WCaF2+WMnO+WMgO+WP2O5+WAl2O3+WCaS=9．123kg。
又知终点渣成分中FeO与Fe2O3的含量分别为10%与3%(6．67%);
则其他成分占百分比100%－13%=87%;
则熔渣总量为9．123/87%=10．486kg。
炉渣碱度Ｒ=5．58095/2．067175=2．7，FeO含量=9．999%，Fe2O3含量=3．004%，与设定成分相符合。
⑵烟尘中铁及氧耗量
烟尘中FeO与Fe2O3的氧耗量=1．16×705×16/72+1．16×20%×48/160=0．250kg。
烟尘带走铁量=1．16×705×56/42+1．16×20%×112/160=0．794kg。
⑶炉气成分与数量
炉气中CO2量=金属中C氧化产物+生白云石烧减产物+石灰烧减产物=2．113kg。
炉气中SO2量由气化脱硫而来。
自由O2相当于0．0386×32/22．4=0．0551kg;
N2相当于0．0213×28/22．4=0．0266kg;
CaO生成CaS放出氧量为0．009952×16/32=0．004976kg，耗氧量为0．0551－0．004976=0．0501kg。
2经济铁耗控制的主要措施
2．1高铁耗控制措施
高炉系统采取增风、减燃等降低铁水温度和硅含量的措施，顺势通过降低燃耗实现铁水成本降低;低硅往往高硫，可利用铁耗高物理热充足，提高预脱硫比例，在铁水提质的同时顺势降低铁温;转炉适当加大渣钢、矿石、高碱度返矿、石灰石、白云石等冷却效应强的物料，顺势通过这些廉价物料的使用降低成本;铁水天车起吊重量更大，必须加大维护检修频次;高铁耗时吹氧时间长，生产节奏慢，必须开展制氧工序产量挖潜。
2．2低铁耗控制措施
每个炼钢工序设备装备水平和能效控制条件各异，能适应的最低铁耗也各不相同。铁耗低至某一水平时，采用常规方式往往因热量不足带来钢液氧化性增加、物耗增加等一系列问题，因此必须立足现有条件，转变生产模式，在挖潜的同时投入必要的硬件设施，方可实现低铁耗、高效益。
2．2．1现有条件挖潜措施
在现有装备水平下，各企业历年都开展了挖潜工作并摸索出一些行之有效的举措，在废钢
铁利用相关的废钢加工、废钢加入和热量条件类硬件投入之前，继续坚持并不断改进这些速效举措很有必要。⑴优化废钢采购结构:一是尽量采购中型和打包块;二是适采生铁块。三是采购足量钢筋头、破碎料和高锰铁在炉后使用。⑵铁前攻关稳定铁水条件，为炼钢操作稳定和措施实施创造条件。⑶钢铁料分钢种控制和优化:一是根据铁耗目标锁定总装和铁水严防超装，根据铁水条件做到铁块和废钢此消彼长;二是分钢种确定铁耗目标并通过考核严控。⑷优化生产组织，开展辅助时间挖潜，保证衔接顺畅和节奏加快，提高工序热效，降低钢液在工序内的流转所需温度。
2．2．2热量条件类硬件投入措施
⑴铁水罐加特效保温剂，铁水罐全程加盖，或二者协同，提高铁水物理热。⑵钢包增加保温剂用量或革新类型，钢包全程加盖，或二者协同，减少钢液温降。⑶铁罐、铁包、钢包、中间包等液体金属容器的保温效果提升相关改进，包括钢结构改进、耐材类型和砌筑方式改进。2．2．3加入条件类硬件投入措施
⑴增加废钢斗数量与容量，考虑在储运实现废钢提前装斗，解决废钢池废钢准备能力不足的问题。⑵假设废钢收储加工专业化标准化产线，确保废钢料性适宜，提高堆密度。⑶投
入硬件提高炼铁系统加废钢效率与数量:炼铁平台装载机、抓钢机、电磁盘悬臂梁起重机、平台通往铁罐的溜槽等;铁钢之间铁路沿线设置抓钢机、龙门架上的小料废钢料仓等。
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