特钢生产工艺降本技术的应用
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：本文针对特钢生产特点，通过成本分析，提出操作建议：通过采取对含有Mo、Ni、Cu等贵重金属元素的特殊废钢的回收利用；连铸头尾坯优化、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，可以有效地降低炼钢生产成本，对于特钢生产企业具有很好的借鉴推广意义。
关键词：特钢；低成本；工艺优化
1 前言
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。
2 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。
本文对生产实践中的降本增效经验进行总结，为技术人员提供降本的思路。
3 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。
4 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。
5 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吨，减少钼铁合金加入33kg，钼铁的价格168元/kg，节约钼合金成本5440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。
6 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。下面以某厂2#连铸机（8机8流200方坯）为例进行说明。优化前，由于受出坯辊道间距的原因，头坯按照5-6米控制。优化后头坯切割定尺按照12.3米控制，头坯下线后，人工切割成10.8米定尺坯，这样头坯控制在1.5米。优化后每浇次可以增加钢坯9.9吨（见表1）
表1方坯连铸头坯优化后增加铸坯量
7 连浇炉数对生产成本的影响
7.1 连铸每个浇次所消耗物料
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。
7.2 连浇炉数对于制造成本的影响分析
以某厂8机8流150×150mm小方坯为例，该连铸机的中包耐材成本为21000元/个，8个水口及塞棒成本为10000元。烘烤每个中间包燃动成本为1568元。在本文中，为了比较成本方便，假设一台8机8流150×150mm小方坯每个浇次产生坯头、坯尾及中包剩钢为36吨。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，而连铸的制造成本是随着降低。
表2 连浇炉数对应成坯量及成本变化表
7.3 提高连铸连浇炉数技术措施
7.3.1 同钢种连浇炉数提高
（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。
7.3.2 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。
7.3.3 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小时24分钟，连浇炉数62炉，而不倒包生产炉数最高27炉/浇次。
8 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。下面是某厂使用低价钛铁替代高价钛铁的应用案例。
8.1 使用FeTi30替代FeTi70可行性分析：
由GB/T 3282-2012可知，该厂使用的钛铁牌号见表1。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2。
表3 GB/T 3282-2012钛铁牌号化学成分要求
表2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2可知，使用FeTi30替代FeTi70，对于10B21钢种，钢水Si元素将增加0.01%，Al元素将增加0.0141%，对于ML20MnTiB钢种，钢水Si元素将增加0.013%，Al元素将增加0.0188%，我们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AL含量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。
表4两种铁铁合金加入量对于钢水成分的影响
8.2 使用效果
10B21、ML20MnTiB两个钢种，使用FeTi30替代FeTi70，成本变化见表5，由表5可知，使用FeTi30后，10B21钢种合金成本节约7.67元/t，ML20MnTiB钢种合金成本节约10.30元/t。降本效果显著。
表5使用FeTi30替代FeTi70钢种合金成本对比
9 结语
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.NO.06：69.
[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[J],第十五届全国炼钢学术会议文集:27-30.
[3] 商思凯，孙义等.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年第1期: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年第5期:14-15.
（转自：冶金交流中心公众号）
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