随着钢铁限产政策的实施，铁水短缺问题愈发严重，废钢量逐年增加，同时随着国内外高品位铁矿资源、优质炼焦煤资源的大量消耗以及节能减排压力的不断加大，高炉铁水生产成本逐步上升，因此如何在不增加铁产量的情况下，实现钢产量的最大化成为炼钢系统首要考虑的问题，在综合考虑转炉负荷、冶炼热平衡、转炉炉衬维护、产品质量及综合成本等因素后，拟定高废钢比冶炼方案，以降低生产成本，提高经济效益。

高废钢配比对转炉冶炼工艺的影响

1.1 高废钢比对转炉装料的影响

废钢比高意味着废钢消耗最大化，转炉加入的废钢基本全部在废钢槽中，先将不同型号的废钢配套装入废钢槽中，通过装料吊车提升废钢槽将废钢加入转炉。随着废钢比不断提高，部分企业的废钢槽已无法满足单斗装料的需要，废钢槽进行扩容、加高、加长，虽然加入的废钢量增加了，但废钢+料槽的总吨位超过装料能力一天多，吊车设计吨位达不到规范要求，考虑到改造吊车投资成本高，吊车没有改造，限制了提高废钢比的空间。另一部分企业选择双斗加入废钢，此模式虽然解决了吊车超载问题，但增加了转炉冶炼周期，严重影响转炉生产效率。因此，要从根本上解决高废钢模式下废钢入炉问题，除了直接向转炉加入废钢外，还应考虑其他方式向转炉添加废钢。

1.2废钢比例过高对钢材消耗指标的影响

废钢比是影响钢铁材料消耗指标的关键因素，通过玉钢120t顶底复吹转炉高废钢比冶炼实践，不同种类废钢的回收率不同，根据玉钢炼钢采购废钢比例计算废钢回收率约为87.27%，根据铁水成分及转炉总渣量计算铁水回收率约为91.85%，由于铁水回收率大于废钢回收率，废钢消耗每增加1kg/t，钢铁材料消耗指标增加约0./t。

1.3 高废钢配比对转炉冶炼过程的影响

（1）转炉熔池废钢的熔化需要经过表面铁水凝结、凝结层熔化、废钢渗碳熔化三个过程。根据玉钢120t顶底复吹转炉冶炼实践，在高废钢比模式下，转炉进炉废钢不低于32吨。吹炼初期，中小块废钢、表面积大的板状废钢熔化很快，吹炼初期转炉熔池温度明显降低，玉钢炼钢转炉除尘系统为干法除尘，采用干法除尘控制开吹爆炸，采用低氧压点火，下枪供氧50秒内转炉不能点火的情况比较常见。

（2）转炉加入铁水时，有部分废钢熔化，吹炼初期，熔池温度低，熔池传热传质慢​​，熔池升温慢，加之其他废钢熔化快，使转炉升温速度变慢，加入批量辅料后，成渣困难，吹炼初期转炉脱磷效率下降。玉钢采用一锅制装铁水，受铁水罐周转率影响，单锅铁水温度变化较大，冶炼初期需根据工艺温度灵活调整辅料加入量及时机，冶炼过程中温度控制难度大。冶炼前期易出现低温溢渣、脱磷率不稳定现象，中期脱渣不良易出现干烧现象，导致最终碳温命中率下降，过氧化炉数增加。

1.4 高废钢比对转炉炉衬的影响

根据玉钢120t顶底复吹转炉冶炼实践，为提高废钢配比，废钢材料类型以直径6mm及以上的重型废钢为主。废钢在入炉过程中，对转炉大面衬冲击较大，对转炉大面衬造成一定程度的损坏。废钢在冶炼过程中的氧化物、非金属夹杂物对转炉耐火材料有一定的侵蚀作用。同时冶炼初期熔池温度低，化渣困难，炉渣碱度低，炉衬腐蚀严重。发热量低，高废钢配比装料不能提供足够的热量。转炉工艺温度不足，部分炉子终点温度不足，达不到转炉出钢温度标准。需在炉末吹钢、吹碳，碳含量低，钢水氧化性强，炉渣中FeO含量高，转炉溅渣护炉效果差，转炉炉况维护难度增大。

1.5 废钢比例过高对钢水质量的影响

进入转炉的废钢以采购废钢为主，采购废钢种类混杂，不易区分，废钢中硫、铬、铜等微量元素不稳定，高废钢比冶炼使转炉返回硫量增加，同时钢水终点氮含量有升高趋势，转炉终点经常出现硫、铬含量偏高现象，影响钢坯质量和钢材轧制性能。

高废钢对炼钢工艺影响的控制措施分析

2.1 废钢入炉比例过高的控制措施

根据玉钢120t顶底复吹转炉的生产实践，为最大限度提高废钢比，主要从以下几个方面进行工艺调整和改进。

（1）废钢物料类型优化。为保证废钢单斗装车，最大限度提高废钢配比，提高重型废钢采购比例或减小废钢尺寸提高堆放密度至关重要。120t转炉废钢采购尺寸建议控制在×600mm以内，容重达到1.15t/m3以上，可满足废钢单斗装车要求。

（2）向高炉铁水槽中添加废钢。转炉热平衡取决于炉料的热输入与热消耗之差。充分利用铁水的物理热和化学热，优化入炉铁水结构，是提高废钢比的重要途径。铁水一锅冶炼工艺，铁水锅周转率约2h/次，高炉出铁温度1510℃～1540℃，转炉铁水温度1350℃～1450℃，铁水有余热，向高炉配铁水锅中加入5t~6t废钢，利用出铁时的热量和冲击力，将铁水锅内部分废钢熔化并直接转化为铁水，从而降低了进入转炉的铁水温度，优化了转炉冶炼工艺，有效提高了废钢比，进一步降低铁耗，提高炼钢能力。

（3）炉后钢包中添加废钢。采购部分钢筋切头或使用轧钢厂生产的纯废钢，长度控制在10cm以内。这部分废钢在炉后烘烤炉中烘烤，然后在转炉炼钢过程中随钢流添加。在钢包中，单炉添加量控制在1t左右，钢水温度损失在10℃左右，可最大限度提高废钢配比。

2.2高废钢比模式下钢耗指标控制措施

废钢回收率低于铁水回收率，废钢比过高必然影响钢铁材料消耗指标的上升，在高废钢比模式下，可通过采取转炉少渣、留渣操作，终压枪时间不小于90s等措施，降低转炉终FeO在12%以内，同时适量加入除尘球、淤泥球等辅助含铁材料，既有利于工序排渣，防止回炉烘干、溅渣损失，又可回收一定比例的金属，降低钢铁材料消耗指标，使钢铁材料消耗指标保持在合理水平。

2.3 高废钢比冶炼工艺控制措施

（1）优化转炉造渣工艺。根据玉钢120t顶底复吹转炉高废钢比冶炼实践，高废钢比冶炼方式的转炉工艺温度不超标，冶炼过程采用少渣、留渣工艺，辅助材料仅采用活性石灰和镁球进行造渣。镁球消耗控制在6kg/t～8kg/t。每炉钢溅渣完毕后，根据终渣情况在炉内留渣25%～100%，供下一炉使用。该方法在炼钢中采用，既可以缓解转炉冶炼前期因熔池温度低造成成渣不多的问题，又可以充分利用挡渣炉炉渣中的氧化钙，降低活性石灰的消耗。高废钢比冶炼模式的特点是前期温度低，成渣困难，利用铁质成渣通道，有利于废钢熔化和快速成渣。实际冶炼过程中，成渣剂需分批加入，第一批以镁料为主，加入时间延迟1min～2min，有利于废钢的熔化和前期快速升温，提高前期MgO含量，对溅渣层起到保护作用，提高FeO含量，促进成渣。随后根据结渣情况分批加入渣料，逐步提高炉渣中CaO含量。

（2）优化首批辅料及供氧系统。进入转炉的废钢量增加，为保证冶炼过程中温度均衡，渣质良好，对首批辅料及供氧强度进行如下调整。

首批辅料的控制。在保证总量不变的情况下，分批加入。严禁将首批辅料一次性加入炉内；后续辅料应分批少量加入。每批用量控制在500kg～800kg。

枪位控制。下枪点火过程中，枪高控制在测量液位800mm处；点火并加入第一批辅助材料后，氧枪位置控制在测量液位100mm处；从碳氧反应开始到拉碳前的冶炼期间，氧枪位置根据测量液位200mm～300mm进行控制；最后拉碳时，氧枪位置根据测量的枪位进行控制。

氧气流量控制。结合干法除尘的特点，点火时氧气流量按/h～/h调节，防止点火时爆炸。点火时，按/h调节氧气流量。提高氧气流量，增加冲击深度。加强搅拌，有利于前期快速升温，保证第一批辅料充分熔化。碳氧反应开始后，按/h～/h调节氧气流量，降低氧气流量，减缓碳氧反应速度，使熔池升温均匀，保证炉渣不凝结。供氧12分钟后，按/h调节氧气流量，加强熔池搅拌，均匀成分、温度，稳定火焰，利于拉碳，降低炉渣中FeO含量，提高金属收得率。

（3）废钢配比提高后，为提高转炉端部碳温命中率，通过扩大出钢口、覆盖钢包、炉后合金废钢烘烤、钢包纳米保温等措施降低出钢温度，出钢温度达15℃。二是建立不同废钢配比模式下的冶炼模型，根据入炉铁水温度，合理选择添加辅助材料时机和氧枪位置，保证冶炼过程中炉渣还原效果和渣系组分控制的准确性，更有利于转炉冶炼过程的控制。

2.4 转炉炉衬高废钢率控制措施

根据玉钢120t顶底复吹转炉高废钢比冶炼实践，高废钢比模式下，一是采用挡渣少渣操作，挡渣炉前期先吹渣块，前期加入镁质材料，使炉渣快速熔化，炉渣中MgO、CaO含量较高，可以抑制炉衬前期侵蚀；二是采用MgO含量较高的镁球替代轻烧白云石，可减少转炉总渣量约8kg/t，减少转炉冶炼过程中加入的大量辅助材料。通过扩大出钢口、覆盖钢包、预热炉后合金、废钢烘烤炉等措施，降低转炉出钢温度，减少由此造成的温度损失15℃左右；三是使用生铁块，在转炉前填筑用于轧钢厂头尾、钢筋切头的大型面渣，单炉每天3～4次，减少转炉添加废钢工艺对炉衬的冲击；四是研究并不断优化低碱度、低MgO护炉工艺，在保证转炉液面稳定的基础上，转炉终渣碱度控制在2.3倍～2.5倍，终渣MgO控制在5%～7%，渣FeO控制不大于12%。炉子运行稳定，在转炉直接连铸机组织模式下，转炉寿命可达2年。万炉以上。

2.5 高废钢率钢水质量控制措施

严格控制废钢质量是高废钢比冶炼过程中的关键措施之一，废钢的化学成分对于控制冶炼反应十分重要，在高废钢比冶炼过程中，加入适量的保护剂和合金元素对于控制冶炼反应的进行、提高产品质量十分重要。废钢中可能含有一些氧化物、杂质等有害成分，在冶炼过程中会对钢的质量产生不利的影响，为了减少这些物质对冶炼过程的影响，操作人员需要加入适当的保护剂如硅、铝、钙等，这些保护剂可以与氧化物等有害成分发生反应，生成稳定的化合物或夹杂物，从而减少它们对钢的影响。

此外，根据产品的要求和所要求的钢的成分和性能，可能还需要添加一些合金元素。这些合金元素在冶炼过程中可以与钢中的其他元素形成合金，调整钢的成分和性能。例如，添加锰可以提高钢的强度和韧性，添加铬可以增加耐腐蚀性能，添加镍可以提高塑性和耐低温性能等。通过添加适量的保护剂和合金元素，可以有效控制冶炼反应，提高产品的质量。这就要求操作人员根据具体的废钢成分和工艺要求进行合理的选择和控制。同时，严密的炉况监控和实时调整也是保证冶炼过程稳定性和产品质量一致性的关键。

通过化学分析方法，如光谱分析或化学分析，可以确定废钢中的主要元素含量，包括铁、碳、硅、锰等。这些数据可用于调整炼钢工艺，确保冶炼反应合适。废钢中可能含有对冶炼和产品质量有害的杂质。例如，硫含量过高，可能导致冶炼过程中形成硫化物，影响钢材的质量。

因此需要对废钢中的杂质，如硫含量、氧化物含量、非金属夹杂物进行检测，废钢在炼钢过程中的粒度分布影响着熔化和反应速度，可以采用筛选或激光粒度分析等方法对废钢的粒度进行检测，确保其在合理的范围内，以利于炉内均匀熔化和冶炼反应。

除了对废钢的质量进行检测外，还应采取适当的筛选措施，如选择可靠的废钢供应商，确保其质量控制体系健全废钢化学成分废钢化学成分，以获得高质量的废钢原料。废钢根据其类型和特性进行分类，是为了更好地控制其在冶炼过程中的使用。不同类型的废钢对冶炼过程的影响可能不同，因此需要根据需要进行分类和处理。通过严格控制废钢的质量，采取必要的检测和筛选措施，可以确保废钢符合要求，并尽量减少其对炼钢过程的影响。这将有助于保持冶炼过程的稳定性和产品质量的一致性。

结果

通过以上工艺优化改进，玉钢120t顶底吹转炉在不添加焦粉、硅铁等放热剂、不预热废钢的情况下，废钢率达到26%以上，转炉冶炼指标得到有效改善。工艺优化后，废钢消耗提高55kg/t，转炉末端碳温命中率、末端磷含量、末端渣FeO、成分异常炉次等指标明显改善，末端硫再生、氮增幅得到有效控制。在铸机模式下，转炉运行稳定，转炉寿命超过2万炉。

综上所述

通过总结分析榆钢炼钢工艺过程中存在的铁耗低、废钢比高等问题，制定了控制措施，优化了转炉炼钢工艺，具体结论如下。

（1）针对高废钢比模式下转炉添加废钢难的问题，一是优化废钢原料尺寸，外购废钢尺寸不大于×600mm，堆放密度不小于1.15t/m3；二是在铁水包出钢前，向铁水罐内加入部分中小规格废钢，利用高炉铁流搅拌熔化，控制入炉铁水温度，根据玉钢炼钢生产实践，单罐配废钢6t，入炉前铁水温度损失20℃～30℃，后续采用铁水罐盖或铁水罐废钢预热技术，可减少工序温度损失，进一步提高废钢比；三是炉后出钢时加入1t烘烤钢筋切头，温度损失在10℃左右，并可根据转炉终温有选择地添加，从根本上解决了废钢比例高时转炉的装炉问题。

（2）在高废钢比模式下，转炉采用低渣留留方式，有利于转炉工艺操作和指标的提高。根据终点控制情况，溅渣护炉完成后，有25%～100%的渣留在炉内，供下一炉使用。可促进转炉冶炼前期快速成渣，早期渣中CaO、MgO含量较高，不仅抑制了早期酸性渣对炉况的侵蚀，而且脱磷效果明显，终渣中FeO含量降低2%左右；另一方面，通过减少渣留留操作，可最大限度减少活性石灰和镁球的消耗，石灰消耗降低约5kg/t，镁球消耗降低约3kg/t。在保证冶炼工艺稳定的前提下，有效降低转炉冶炼辅助材料成本，更加经济。

（3）在高废钢比冶炼模式下，转炉仅采用活性石灰、镁球造渣，终渣碱度控制在2.3～2.5倍，终渣MgO控制在5%～7%。底吹转炉液面控制不低于1.8m，转炉操作稳定，炉龄可超过2万炉。