李林洋 杨越 穆冀里 李阳 高辉峰

转炉是炼钢生产的基础，转炉出钢温度是炼钢工艺的重要控制指标。炼钢生产过程以连铸为中心，转炉炼钢为基础，通过 PES 系统，调节转炉装铁时间，协调组织资源，最终实现多快好省的目标，即实现产能的最大化。同时，也要兼顾产品质量，实现企业效益最大化。

钢水中氧的溶解度与温度的关系可 以 用 公 示 表 达 为：log[%O] =-6320/ T+2.734。转炉终点温度高会提高钢中的氧含量，并增加消耗脱氧剂的总量，导致脱氧产物增多，产生很多夹杂物。出钢温度升高还会侵蚀转炉工作层的镁碳砖，致使耐材夹杂物流入钢水。以上两点均会影响钢水质量，造成后续的质量缺陷。因此，生产组织水平的高低关系着转炉出钢温度、产品的产量和质量。本文将重点从生产组织角度阐述如何降低出钢温度。

一、减小出钢温度的重要性

（一）出钢温度高的弊端

出钢温度太高，会增加冶钢过程中耗费的能量，且浇筑及出钢时，钢水更可能对气体加以吸收，导致钢再次被氧化，还会导致侵蚀浇铸钢包系统的耐火材料，进而产生更多的外来杂质，引起质量缺陷。出钢温度升高，则精炼时需要加废钢，增加精炼周期，进一步增加了钢水的氧化时间，造成能源、物资的浪费，不利于企业产品质量的提高，最终还会影响企业的效益和口碑。

（二）生产制造过程

首钢京唐公司按照“四个一流”的建厂目标进行筹建，在海边建设大型钢铁公司，具有靠港临海、设备大型化、流程紧凑、循环经济等优势。自筹备伊始便受到中国乃至世界的关注，多项自主集成、自主研发的技术得到成功应用，炼钢部采用“全三脱”的全新工艺理念设计，通过全体炼钢部员工的努力和多年的生产实践，高效、低成本的洁净钢平台已经初步建成，各项技术指标已全面达到设计要求。

京唐公司炼钢作业部门应用的主要装置为 5 座达到 300t 的转炉（包含 1 座专门冶炼半钢的脱磷炉）、4 座 KR、2座RH 精炼站、1座CAS 精炼站、1 座LF炉、4台高效板坯连铸机。

（三）降低出钢温度的研究

在以“连铸为中心”的生产组织模式下，转炉出钢温度最终由冶炼钢种的液相线温度及中包过热度决定，同时也受出钢温降、等待（吊包）过程温降及精炼处理过程温降的影响。影响钢水过程温降大小的因素有：钢水辐射散热、对流传热、耐材等接触性吸热以及时间过程的长短。根据影响出钢温度的各项因素，可以通过降低转炉冶炼过程温度损失、钢包温降、 精炼处理过程温降及浇铸过程温度损失，外加合理的生产组织，最终达到降低转炉出钢温度的目的。

二、转炉冶炼时损失的温度

（一）确定转炉出钢温度

浇铸过程需要的过热度、钢的液相液温度以及出钢、浇铸时钢液温度降低，都会影响出钢温度，即T出 = Δt过热 +t熔 +Δt降。

（二）减小转炉冶炼时间

通常， 转炉冶炼工序的周期为39min，相较铸机浇铸周期显著增加。因此，为了保障炉机匹配，需要将该周期控制在 37min 之内，采取的措施包括：其一，做好日常转炉二级模型的维护工作，提高命中终点概率，且在不测TSO 的前提下直接出钢，将生产周期减少 2min。其二，和某高校共同进行技术研究，使炉内钢水的搅拌状态达到最佳，减少常规转炉终渣的 TFe 总量，使其保持在17% 范围内。在其含量较低的情况下，应采用溅渣操作予以改善，优化炉渣性能，提升熔点，进而提高耐腐蚀性，降低出钢温度，减少炉渣总量，将溅渣和倒渣时间减少 0.5 ～ 1min。其三， 升级优化出钢口， 逐步使用大口径出钢口，缩短转炉出钢时间0.5 ～ 1min。

（三）提高转炉脱磷炼成率，缩短等样耗时

在实际的生产制造过程中，一些炉次在完成 TSO 测量后到出钢的时间相对较长，且其中约有 76.3% 是由于终点磷较高后采取补救措施导致的转炉冶炼周期增加，不利于生产制造的稳定性。

（四）减少炉内待钢时间

在进料过程中需要以吹炼模型为依据，充分、精准掌握炉内原料的情况。同时，要求及时下料，必须一次就达到出钢温度及化学成分提出的要求，尽可能防止钢水温度出现较大变化。

炼钢工人需要充分把控炼钢节奏，避免出现问题对生产形成干扰，其中包括采集炉前温度样本、交叉装铁等。

采取样本的操作要求标准化，减少因样品缺陷影响出钢等待时间，且送样速度要快，减少等样时间。

如果冶炼炉数总量较少，可选择封炉的方式，降低转炉的空闲时间，进而减小转炉降温。

三、钢包及钢包倒运过程温降

（一）钢包加盖

钢包是炼钢厂生产过程中的关键因素，分别从三个方面降低钢包内钢液的温度：首先，将热量从表面散发，该方式损失的热量大致占 29% ～ 32%；其次，从外壳实现热量的散发，该方式损失的热量大致占 24% ～ 29%；最后，由钢包内衬吸收一部分热量，损失的热量占 40% ～ 47%。通过钢包加盖的方式能够发挥保温效果，暂时降低钢渣面的热量。

（二）在生产制造时降低投入钢包的总量

在周转钢包的过程中，正常状态下需要控制钢包周转总数，提高其周转效率，缩短整体时间，降低闲置钢包的时间，增加内衬的温度。

要求精细化统筹管理钢包周转，尽可能控制处于正常工作状态下的三台铸机投用的钢包数量，使其低于 12 个。如果存在双联钢种的情况，应低于 13 个。提高钢包周转速度，缩短周转耗时，减少 21.6 ～ 181.4min，为增加铸机的生产速度奠定基础。

（三）建立高效的钢包跟踪系统

炼钢部的钢包跟踪系统即将投入使用，投入后能更好地掌控铁包的位置和状态，有效管控、减少运输时间，降低转录的出钢温度。

以信息技术为基础，通过视频包号识别技术、RFID 技术、计算机网络、信息管理等多项现代化技术，实现对炼钢部所有的钢包、铁包、天车、钢水车、 废钢斗等的动态跟踪，实时显示其生产作业情况，并通过网络远程查看炼钢部的生产情况。

同时，当钢包、铁包盛载液态金属时，可实现自动采集各位置以达到作业时间点，为钢包的热态周转提供依据；采集各位置的温度情况，为降低钢水温度、稳定降低出钢温度等提供依据；采集各位置的重量数据，为精细化炼钢、成分微调等提供依据；动态跟踪包周转情况，为合理组织生产、提高作业效率等提供技术支撑；系统根据钢包周转时间，计算钢包情况，并根据作业时间点，结合钢包的状态、标准出钢温度，自动计算此炉钢水对应此钢包的出钢温度。

四、精炼处理过程温降

（一）精炼站温降

京唐炼钢部精炼站由 2 座 RH 精炼站、2 座 CAS 精炼站、1 座 LF 炉构成。其中，LF 炉有 2 个升温功能，1#CAS 正常情况下封站，2#CAS 因功能原因生产钢种较少，炼钢部的 2 座 RH 精炼站的产能占 70% 左右，这里主要讨论的是 2 座RH 精炼站的温降。

（二）RH 温降的控制

炉外精炼以国内自主设计、自主制造、开放式自主创新的 300t 高效双工位高效 RH 真空精炼装置为主，可以满足对高强度深冲强度及超深冲的汽车板、高强度管线钢和结构钢等高品质、高技术含量、高附加值板材产品的生产需要。RH采用 4 套真空槽台车，6 个工位（4 个待机位，2 个处理位）、2 套多功能顶枪、共用 1 套真空泵系统双工位布置，真空泵抽气能力（20℃，67Pa）为 1250kg/h，浸渍管内径 750mm，最大钢水循环流量250t/min。该装置具有高效、快速冶炼超低碳钢（C 含量≤ 15ppm）的能力，最短处理周期为 20min，是高效洁净钢生产平台中的重要环节。

京唐的 RH 是双工位，一个工位处于冶炼过程中，另一个工位接受钢水等待处理。

从生产组织方面控制 RH 温降，主要措施是组织 RH 单工位生产。目前，京唐铸机高效化组织情况较好，以汽车板精炼周期抽真空最短为 20min，绝大部分钢种均可走单工位生产。

（三）精炼工序减少工序生产时间

1.RH 环节

继续推进 RH-SVDC 工艺开发。通过吹氧脱碳，提高脱碳速率，缩短脱碳时间，C ≤ 30ppm 钢种脱碳 10 ～ 12min，C ≤ 20ppm 钢种脱碳 11 ～ 14min。缩短纯循环时间。通过取样分析研究纯循环阶段夹杂物的去除规律，可缩短纯循环时间1 ～ 2min。

高 磷 IF 钢通过将 P 铁加入时机提前至脱碳处理前期，可缩短合金化时间2 ～ 3min。

2.LF 环节

提高进站钢水中铝含量至 0.02%，降低顶渣 TFe，缩短 LF 造白渣时间2 ～ 3min。

3.CAS 环节

通过提高进站钢水中铝含量至 0.02% 以上，减少 CAS 顶渣改质，缩短处理周期 2 ～ 3min。实现成分一次调整命中，缩短处理时间 2 ～ 3min。

精炼生产过程也是温度损失的过程，通过缩短各工序周期，可进一步降低转炉的出钢温度。

五、连铸浇铸过程温降

（一）高速生产降低浇铸过程温降

炼钢部小断面低碳钢浇次常态化拉速为 1.7min，钢包恢复装入量后，拉速下周期可低于 38min。2# 铸机倒角结晶器最高拉速 1.4m/min，需在倒角结晶器提速上开展工作。包晶钢目前常态化拉速 1.4m/min，部分钢种可提速至 1.5m/min，小断面包晶钢在最高拉速下周期仍无法达到 40min。SPA-H 钢种最高拉速1.5m/min。通过提高拉速可有效减少浇铸 过程温降。

（二）合理的镇静时间

目前，炼钢部钢种在保证产品质量的前提下，对镇静时间是有一定要求的。低碳钢大于 10min，汽车板大于 18min，拉炼汽车板大于 25min，马口铁大于25min，应对生产的严密组织，从而尽量满足并减少镇静时间。

（三）其他保温措施

合理的中间包烘烤制度；大包到中间包的长水口优化密封和密封保护浇铸。大包和中间均加盖、中间包加覆盖剂，确保浇铸过程最小的温降损失。

六、严密的生产组织降低出钢温度

为了保证炼钢厂生产制造过程中整个流程的流畅度，在进行生产制造时，需要遵循的原则包括：

1. 一一对应原则

一一对应原则包括：针对钢包周转代表的是转炉和钢包，钢种和钢包之间的对应；针对生产模式代表的是单机和单炉，定机和指定炉之间的对应；针对生产组织代表的是连铸机和转炉之间的对应。遵循此原则属于炼钢厂的系统调控及生产部门推出的相对简单化的管理模式，在未来也会基于此实现智能调度管理。

2. 转炉错峰冶炼原则

转炉错峰冶炼可有效减少生产对废钢、天车、氧气、铁水的要求，通过人为干预，最大程度地减少生产瓶颈对生产的冲击，实现企业产能的最大化。

3. 尽量增加连浇炉数量的原则

连浇炉数高，能有效降低中间包热能的损失，从而降低能源损耗。要保持物流在整个连铸工序内的平衡，应充分利用各台连铸机的生产能力。

4. 避免天车交叉进站和交叉上铸机的原则

京唐炼钢部作为全国最大的单体炼钢厂，物流，尤其是天车对铁包、钢包的调运是错综复杂的。转炉 - 精炼 - 铸机在满足计划品种要求的前提下，应尽量实现不交叉装铁、不交叉出钢、不交叉上铸机，根据炼钢部的布局，最优路径为 LF炉、1#RH 上 1#、2# 机，2#CAS、2#RH上 3#、4# 机，如此能有效减少转炉出毕 - 铸机开机时间 10min 以上，缩短钢包盛钢的时间，减少倒运过程中钢包及钢水温降，进一步降低出钢温度，实现良性循环。

七、结语

一座现代化的炼钢厂，应做到以连铸为中心、以炼钢为基础、用设备作保障，稳定的生产操作是进行精细化板材生产的关键。随着生产的进一步深入，铸机逐渐向设计能力靠近，如何利用现有设备做到高效生产，是摆在生产组织面前的新课题。它不仅要求生产组织者对各个工序特点了如指掌，还要对不同钢种的冶炼、精炼、浇铸周期有充分的理解，才能设计出最佳的生产路线、最佳的时间节点，真正达到高效生产、降低出钢温度的要求。