李林洋 楊越 穆冀里 李陽 高輝峰

轉爐是煉鋼生產的基礎，轉爐出鋼溫度是煉鋼工藝的重要控制指標。煉鋼生產過程以連鑄為中心，轉爐煉鋼為基礎，通過 PES 系統，調節轉爐裝鐵時間，協調組織資源，最終實現多快好省的目標，即實現產能的最大化。同時，也要兼顧產品質量，實現企業效益最大化。

鋼水中氧的溶解度與溫度的關系可 以 用 公 示 表 達 為：log[%O] =-6320/ T+2.734。轉爐終點溫度高會提高鋼中的氧含量，并增加消耗脫氧劑的總量，導致脫氧產物增多，產生很多夾雜物。出鋼溫度升高還會侵蝕轉爐工作層的鎂碳磚，致使耐材夾雜物流入鋼水。以上兩點均會影響鋼水質量，造成后續的質量缺陷。因此，生產組織水平的高低關系著轉爐出鋼溫度、產品的產量和質量。本文將重點從生產組織角度闡述如何降低出鋼溫度。

一、減小出鋼溫度的重要性

（一）出鋼溫度高的弊端

出鋼溫度太高，會增加冶鋼過程中耗費的能量，且澆筑及出鋼時，鋼水更可能對氣體加以吸收，導致鋼再次被氧化，還會導致侵蝕澆鑄鋼包系統的耐火材料，進而產生更多的外來雜質，引起質量缺陷。出鋼溫度升高，則精煉時需要加廢鋼，增加精煉周期，進一步增加了鋼水的氧化時間，造成能源、物資的浪費，不利于企業產品質量的提高，最終還會影響企業的效益和口碑。

（二）生產制造過程

首鋼京唐公司按照“四個一流”的建廠目標進行籌建，在海邊建設大型鋼鐵公司，具有靠港臨海、設備大型化、流程緊湊、循環經濟等優勢。自籌備伊始便受到中國乃至世界的關注，多項自主集成、自主研發的技術得到成功應用，煉鋼部采用“全三脫”的全新工藝理念設計，通過全體煉鋼部員工的努力和多年的生產實踐，高效、低成本的潔凈鋼平臺已經初步建成，各項技術指標已全面達到設計要求。

京唐公司煉鋼作業部門應用的主要裝置為 5 座達到 300t 的轉爐（包含 1 座專門冶煉半鋼的脫磷爐）、4 座 KR、2座RH 精煉站、1座CAS 精煉站、1 座LF爐、4臺高效板坯連鑄機。

（三）降低出鋼溫度的研究

在以“連鑄為中心”的生產組織模式下，轉爐出鋼溫度最終由冶煉鋼種的液相線溫度及中包過熱度決定，同時也受出鋼溫降、等待（吊包）過程溫降及精煉處理過程溫降的影響。影響鋼水過程溫降大小的因素有：鋼水輻射散熱、對流傳熱、耐材等接觸性吸熱以及時間過程的長短。根據影響出鋼溫度的各項因素，可以通過降低轉爐冶煉過程溫度損失、鋼包溫降、 精煉處理過程溫降及澆鑄過程溫度損失，外加合理的生產組織，最終達到降低轉爐出鋼溫度的目的。

二、轉爐冶煉時損失的溫度

（一）確定轉爐出鋼溫度

澆鑄過程需要的過熱度、鋼的液相液溫度以及出鋼、澆鑄時鋼液溫度降低，都會影響出鋼溫度，即T出 = Δt過熱 +t熔 +Δt降。

（二）減小轉爐冶煉時間

通常， 轉爐冶煉工序的周期為39min，相較鑄機澆鑄周期顯著增加。因此，為了保障爐機匹配，需要將該周期控制在 37min 之內，采取的措施包括：其一，做好日常轉爐二級模型的維護工作，提高命中終點概率，且在不測TSO 的前提下直接出鋼，將生產周期減少 2min。其二，和某高校共同進行技術研究，使爐內鋼水的攪拌狀態達到最佳，減少常規轉爐終渣的 TFe 總量，使其保持在17% 范圍內。在其含量較低的情況下，應采用濺渣操作予以改善，優化爐渣性能，提升熔點，進而提高耐腐蝕性，降低出鋼溫度，減少爐渣總量，將濺渣和倒渣時間減少 0.5 ～ 1min。其三， 升級優化出鋼口， 逐步使用大口徑出鋼口，縮短轉爐出鋼時間0.5 ～ 1min。

（三）提高轉爐脫磷煉成率，縮短等樣耗時

在實際的生產制造過程中，一些爐次在完成 TSO 測量后到出鋼的時間相對較長，且其中約有 76.3% 是由于終點磷較高后采取補救措施導致的轉爐冶煉周期增加，不利于生產制造的穩定性。

（四）減少爐內待鋼時間

在進料過程中需要以吹煉模型為依據，充分、精準掌握爐內原料的情況。同時，要求及時下料，必須一次就達到出鋼溫度及化學成分提出的要求，盡可能防止鋼水溫度出現較大變化。

煉鋼工人需要充分把控煉鋼節奏，避免出現問題對生產形成干擾，其中包括采集爐前溫度樣本、交叉裝鐵等。

采取樣本的操作要求標準化，減少因樣品缺陷影響出鋼等待時間，且送樣速度要快，減少等樣時間。

如果冶煉爐數總量較少，可選擇封爐的方式，降低轉爐的空閑時間，進而減小轉爐降溫。

三、鋼包及鋼包倒運過程溫降

（一）鋼包加蓋

鋼包是煉鋼廠生產過程中的關鍵因素，分別從三個方面降低鋼包內鋼液的溫度：首先，將熱量從表面散發，該方式損失的熱量大致占 29% ～ 32%；其次，從外殼實現熱量的散發，該方式損失的熱量大致占 24% ～ 29%；最后，由鋼包內襯吸收一部分熱量，損失的熱量占 40% ～ 47%。通過鋼包加蓋的方式能夠發揮保溫效果，暫時降低鋼渣面的熱量。

（二）在生產制造時降低投入鋼包的總量

在周轉鋼包的過程中，正常狀態下需要控制鋼包周轉總數，提高其周轉效率，縮短整體時間，降低閑置鋼包的時間，增加內襯的溫度。

要求精細化統籌管理鋼包周轉，盡可能控制處于正常工作狀態下的三臺鑄機投用的鋼包數量，使其低于 12 個。如果存在雙聯鋼種的情況，應低于 13 個。提高鋼包周轉速度，縮短周轉耗時，減少 21.6 ～ 181.4min，為增加鑄機的生產速度奠定基礎。

（三）建立高效的鋼包跟蹤系統

煉鋼部的鋼包跟蹤系統即將投入使用，投入后能更好地掌控鐵包的位置和狀態，有效管控、減少運輸時間，降低轉錄的出鋼溫度。

以信息技術為基礎，通過視頻包號識別技術、RFID 技術、計算機網絡、信息管理等多項現代化技術，實現對煉鋼部所有的鋼包、鐵包、天車、鋼水車、 廢鋼斗等的動態跟蹤，實時顯示其生產作業情況，并通過網絡遠程查看煉鋼部的生產情況。

同時，當鋼包、鐵包盛載液態金屬時，可實現自動采集各位置以達到作業時間點，為鋼包的熱態周轉提供依據；采集各位置的溫度情況，為降低鋼水溫度、穩定降低出鋼溫度等提供依據；采集各位置的重量數據，為精細化煉鋼、成分微調等提供依據；動態跟蹤包周轉情況，為合理組織生產、提高作業效率等提供技術支撐；系統根據鋼包周轉時間，計算鋼包情況，并根據作業時間點，結合鋼包的狀態、標準出鋼溫度，自動計算此爐鋼水對應此鋼包的出鋼溫度。

四、精煉處理過程溫降

（一）精煉站溫降

京唐煉鋼部精煉站由 2 座 RH 精煉站、2 座 CAS 精煉站、1 座 LF 爐構成。其中，LF 爐有 2 個升溫功能，1#CAS 正常情況下封站，2#CAS 因功能原因生產鋼種較少，煉鋼部的 2 座 RH 精煉站的產能占 70% 左右，這里主要討論的是 2 座RH 精煉站的溫降。

（二）RH 溫降的控制

爐外精煉以國內自主設計、自主制造、開放式自主創新的 300t 高效雙工位高效 RH 真空精煉裝置為主，可以滿足對高強度深沖強度及超深沖的汽車板、高強度管線鋼和結構鋼等高品質、高技術含量、高附加值板材產品的生產需要。RH采用 4 套真空槽臺車，6 個工位（4 個待機位，2 個處理位）、2 套多功能頂槍、共用 1 套真空泵系統雙工位布置，真空泵抽氣能力（20℃，67Pa）為 1250kg/h，浸漬管內徑 750mm，最大鋼水循環流量250t/min。該裝置具有高效、快速冶煉超低碳鋼（C 含量≤ 15ppm）的能力，最短處理周期為 20min，是高效潔凈鋼生產平臺中的重要環節。

京唐的 RH 是雙工位，一個工位處于冶煉過程中，另一個工位接受鋼水等待處理。

從生產組織方面控制 RH 溫降，主要措施是組織 RH 單工位生產。目前，京唐鑄機高效化組織情況較好，以汽車板精煉周期抽真空最短為 20min，絕大部分鋼種均可走單工位生產。

（三）精煉工序減少工序生產時間

1.RH 環節

繼續推進 RH-SVDC 工藝開發。通過吹氧脫碳，提高脫碳速率，縮短脫碳時間，C ≤ 30ppm 鋼種脫碳 10 ～ 12min，C ≤ 20ppm 鋼種脫碳 11 ～ 14min。縮短純循環時間。通過取樣分析研究純循環階段夾雜物的去除規律，可縮短純循環時間1 ～ 2min。

高 磷 IF 鋼通過將 P 鐵加入時機提前至脫碳處理前期，可縮短合金化時間2 ～ 3min。

2.LF 環節

提高進站鋼水中鋁含量至 0.02%，降低頂渣 TFe，縮短 LF 造白渣時間2 ～ 3min。

3.CAS 環節

通過提高進站鋼水中鋁含量至 0.02% 以上，減少 CAS 頂渣改質，縮短處理周期 2 ～ 3min。實現成分一次調整命中，縮短處理時間 2 ～ 3min。

精煉生產過程也是溫度損失的過程，通過縮短各工序周期，可進一步降低轉爐的出鋼溫度。

五、連鑄澆鑄過程溫降

（一）高速生產降低澆鑄過程溫降

煉鋼部小斷面低碳鋼澆次常態化拉速為 1.7min，鋼包恢復裝入量后，拉速下周期可低于 38min。2# 鑄機倒角結晶器最高拉速 1.4m/min，需在倒角結晶器提速上開展工作。包晶鋼目前常態化拉速 1.4m/min，部分鋼種可提速至 1.5m/min，小斷面包晶鋼在最高拉速下周期仍無法達到 40min。SPA-H 鋼種最高拉速1.5m/min。通過提高拉速可有效減少澆鑄 過程溫降。

（二）合理的鎮靜時間

目前，煉鋼部鋼種在保證產品質量的前提下，對鎮靜時間是有一定要求的。低碳鋼大于 10min，汽車板大于 18min，拉煉汽車板大于 25min，馬口鐵大于25min，應對生產的嚴密組織，從而盡量滿足并減少鎮靜時間。

（三）其他保溫措施

合理的中間包烘烤制度；大包到中間包的長水口優化密封和密封保護澆鑄。大包和中間均加蓋、中間包加覆蓋劑，確保澆鑄過程最小的溫降損失。

六、嚴密的生產組織降低出鋼溫度

為了保證煉鋼廠生產制造過程中整個流程的流暢度，在進行生產制造時，需要遵循的原則包括：

1. 一一對應原則

一一對應原則包括：針對鋼包周轉代表的是轉爐和鋼包，鋼種和鋼包之間的對應；針對生產模式代表的是單機和單爐，定機和指定爐之間的對應；針對生產組織代表的是連鑄機和轉爐之間的對應。遵循此原則屬于煉鋼廠的系統調控及生產部門推出的相對簡單化的管理模式，在未來也會基于此實現智能調度管理。

2. 轉爐錯峰冶煉原則

轉爐錯峰冶煉可有效減少生產對廢鋼、天車、氧氣、鐵水的要求，通過人為干預，最大程度地減少生產瓶頸對生產的沖擊，實現企業產能的最大化。

3. 盡量增加連澆爐數量的原則

連澆爐數高，能有效降低中間包熱能的損失，從而降低能源損耗。要保持物流在整個連鑄工序內的平衡，應充分利用各臺連鑄機的生產能力。

4. 避免天車交叉進站和交叉上鑄機的原則

京唐煉鋼部作為全國最大的單體煉鋼廠，物流，尤其是天車對鐵包、鋼包的調運是錯綜復雜的。轉爐 - 精煉 - 鑄機在滿足計劃品種要求的前提下，應盡量實現不交叉裝鐵、不交叉出鋼、不交叉上鑄機，根據煉鋼部的布局，最優路徑為 LF爐、1#RH 上 1#、2# 機，2#CAS、2#RH上 3#、4# 機，如此能有效減少轉爐出畢 - 鑄機開機時間 10min 以上，縮短鋼包盛鋼的時間，減少倒運過程中鋼包及鋼水溫降，進一步降低出鋼溫度，實現良性循環。

七、結語

一座現代化的煉鋼廠，應做到以連鑄為中心、以煉鋼為基礎、用設備作保障，穩定的生產操作是進行精細化板材生產的關鍵。隨著生產的進一步深入，鑄機逐漸向設計能力靠近，如何利用現有設備做到高效生產，是擺在生產組織面前的新課題。它不僅要求生產組織者對各個工序特點了如指掌，還要對不同鋼種的冶煉、精煉、澆鑄周期有充分的理解，才能設計出最佳的生產路線、最佳的時間節點，真正達到高效生產、降低出鋼溫度的要求。