《中国冶金报》：新天钢联合特钢是如何做到转炉长周期高效低碳稳态运行
【编者按】：2月22日，《中国冶金报》第二版科技要闻版，以《转炉长周期高效低碳稳态运行，新天钢联合特钢是如何做到的？》为题，细数联合特钢公司在实现低碳技术方面的四项创新。此项新技术经济和社会效益显著，对长流程钢企实现低碳转型，推动行业高质量发展具有良好的借鉴意义。
转炉长周期高效低碳稳态运行
新天钢联合特钢是如何做到的？本报记者 蔡立军 通讯员 崔猛
2021年12月29日，新天钢联合特钢（下称联合特钢）“转炉长周期高效低碳稳态运行新技术开发与应用”项目，经天津市科技局组织专家鉴定评价为国际先进水平。今年1月份，《中国冶金报》记者来到联合特钢，深入了解该项目技术特点、效益。
据介绍，该项目通过对120吨转炉高炉龄、长周期运行技术，转炉高效率稳态运行技术，转炉低碳运行与能源回收再利用技术和钢渣综合再利用及低成本控制技术4个方面进行重点研究，实现了120吨转炉长周期高效低碳稳态运行。
长流程企业
亟须实现低碳技术的颠覆性突破
钢铁行业作为碳达峰、碳中和的重点行业，是能源消费大户，是除电力以外的第二大二氧化碳排放大户，其碳排放量占全国碳排放总量约16%，钢铁行业低碳发展对其他工业领域乃至各行各业均有一定的借鉴指导意义。
长流程炼钢生产过程中的碳排放量较大，铁前工序碳排放量占比超过70%，在转炉炼钢过程中，需要消耗大量铁水，排放大量的炉渣、气体和粉尘，造成了较为严重的资源浪费和环境污染问题。国内主流的长流程转炉炼钢企业若要实现低碳发展，减少对铁水的依赖，就必须实现低碳技术的颠覆性突破。
近些年来，国内转炉炼钢企业逐渐采用高废钢比冶炼模式，多吃废钢是钢铁业降碳的一个有效的技术方案。由于缺乏科学完善的操作方案，盲目提高废钢比后，转炉炼钢企业遇到了炉内热量不足、生产事故频发、炉衬损坏严重、炉容比降低、成本上升、能源浪费、排放超标等诸多问题，严重时甚至造成漏炉、非计划停炉等恶性事故。
联合特钢炼钢项目组历时3年时间，攻克了转炉炼钢流程长周期低铁水消耗冶炼的若干关键技术难题，提出了整套技术提升方案，为促进我国转炉炼钢企业实现资源节约、长周期高效低碳稳态运行作出了有益的探索。
主要研究内容和技术创新
创新点之一：转炉高炉龄长周期运行技术创新
该项目总结得出转炉高炉龄长周期运行技术内涵“三低一高”原则：低出钢温度、低炉渣氧化性、短泡炉时间、高效率生产。溅渣护炉是基础，炉型维护是关键，长周期稳定运行是目标。
该项目通过系统优化转炉溅渣护炉工艺，通过优化炉渣组分、留渣量以及改进溅渣氮气压力、枪位等措施，提高溅渣护炉效果；以低温出钢为目标，通过加快钢包周转、钢包加盖、合金烘烤、中包保护浇铸等手段，整体减小炼钢系统温降幅度，减少高温对炉衬的侵蚀；开发快速补炉新工艺，缩短补炉时间，延长炉衬寿命并提高生产率；利用测厚仪对转炉全炉役内炉衬演变过程进行测量，并进行全炉役炉壁温度监测。截至目前，转炉炉龄达到33980炉，基本实现全炉役不进行油砂补炉。
创新点之二：转炉高效率稳态运行技术创新
根据转炉低铁耗入炉物料结构和主要成分特点，该项目开发了转炉大流量供氧分阶段耦合技术，通过提升供氧强度和流量，提高氧气利用率，降低氧耗。
该项目还对氧枪及供氧系统进行研究与开发，在保持有效冲击深度的同时，将冲击面积扩大，促进转炉快速成渣。在转炉不同铁钢比模式下，选择最优的氧枪铜头参数，提高供氧强度，降低生产能耗；采用大口径转炉出钢口，大幅缩短转炉出钢时间，减少温度损失；采用全过程精炼生产模式，利用精炼作为转炉与连铸的缓冲，精炼比不低于95%，减轻转炉出钢温度要求压力，供连铸钢水合格率高达99%以上。各工序紧密衔接，提高生产作业率，转炉平均周期达到22分钟/炉。
创新点之三：转炉低碳运行与能源回收再利用技术创新
该项目创新技术，转炉低铁耗冶炼技术，充分利用铁水物理热与化学热，降低碳消耗，完善多点位加入废钢的模式，配套烘烤与保温装置，废钢比达到35%以上；转炉煤气零放散技术，通过调整转炉操作、优化喉口设定、改进回收条件、炉口微差压控制、加强操作以及设备管理等措施，使吨钢煤气回收量由110立方米提高到170立方米以上，相比原水平大幅提高；转炉煤气高效利用技术，开展“优化钢包烘烤减时长”实验，使大中修包烘烤整体烘烤时间缩短14%，引进新型节能蓄热式烘烤器，煤气使用率降低47.2%。在转炉过程碳回收与利用能力提升的同时，自发电率也随之提高，最高达到70%以上。
创新点之四：钢渣综合再利用及低成本控制技术创新
该项目开发了转炉留渣、精炼炉渣再利用于转炉、大颗粒钢渣磁选再利用、热态钢包渣在线循环利用等钢渣循环再利用技术，实现渣料成本降低。在炉内热量充裕时，该项目增加了白云石、石灰石与含铁回收渣料的利用，通过规范基础操作、少渣双渣操作、调整中前期吹炼和造渣操作等措施，达到了转炉快速成渣和快速脱磷的目的，实现低成本生产。
经济和社会效益显著
该项目实施后，联合特钢120吨转炉单炉役最高炉龄由20000炉提高至目前的33980炉，平均冶炼周期由35分钟/炉缩短到至22分钟/炉，冶炼效率提升37.1%，实现了转炉煤气资源的100%回收；开发了多项钢渣循环再利用技术，辅料消耗降低了16.54千克/吨，2021年增加效益3.65亿元。
该项目通过实施长周期大废钢比稳态运行，使联合特钢废钢比提高到35%以上，吨钢综合能耗降至400千克标准煤以下。此项新技术对长流程钢企低碳转型，起到了较好的示范推广效应，经济和社会效益显著，对实现行业的高质量发展，具有良好的借鉴意义。
编辑：宋宏睿、赵立辉、冯 明、于 鹭复审：卢小龙、杨占有、韩海霞终审：杨 勇