近年來,由于國內外鋼鐵市場的不斷低迷，按常規鋼種冶煉得到的產品基本沒有利潤可言，甚至出現虧損現象。為了扭轉這種局面，大多數鋼鐵企業在達到原來冶煉效果的情況下，盡量降低成本。成本最低化和追求利潤是企業可持續發展的保障，在以前情況下，通過工藝優化來降本增效對提高鋼鐵企業利潤水平更具有現實意義。
1. 低成(cheng)本轉爐煉鋼概況
國內煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼廠生產工(gong)藝一(yi)般為：鐵水預(yu)處理脫(tuo)硫(liu)→頂底復吹(chui)轉(zhuan)爐(lu)(lu)（精煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)）→連鑄。煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼成本(ben)(ben)控(kong)制(zhi)的水平直(zhi)接影響到(dao)鋼鐵企業(ye)產品的市場競爭力(li)，其中轉(zhuan)爐(lu)(lu)冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)成本(ben)(ben)是(shi)煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼成本(ben)(ben)控(kong)制(zhi)的重(zhong)要(yao)環節。煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼成本(ben)(ben)主要(yao)有可(ke)(ke)變成本(ben)(ben)、固定成本(ben)(ben)和綜合回收成本(ben)(ben)，影響最大(da)的是(shi)可(ke)(ke)變成本(ben)(ben)，可(ke)(ke)變成本(ben)(ben)包括鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)、合金(jin)料(liao)(liao)(liao)(liao)、輔料(liao)(liao)(liao)(liao)、動力(li)等(deng)，鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)大(da)約(yue)占煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼總成本(ben)(ben)的86%，降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)是(shi)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)鋼成本(ben)(ben)的主要(yao)途徑之一(yi)。轉(zhuan)爐(lu)(lu)冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)過程的鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)仍占總鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)的65%以(yi)上，降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)主要(yao)有減少噴濺、降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)鐵損、減少倒渣帶鋼等(deng)措施。在最大(da)限度降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)鋼鐵料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)的同時，進一(yi)步降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)原輔料(liao)(liao)(liao)(liao)消耗(hao)(hao)，也是(shi)實現降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低(di)轉(zhuan)爐(lu)(lu)冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)(lian)成本(ben)(ben)的重(zhong)要(yao)措施。
從煉(lian)鋼(gang)鐵(tie)(tie)料消耗看，分為(wei)可(ke)回(hui)收(shou)部(bu)(bu)分與不(bu)可(ke)回(hui)收(shou)部(bu)(bu)分。可(ke)回(hui)收(shou)部(bu)(bu)分包(bao)括(kuo)：中(zhong)(zhong)間包(bao)殘余(yu)廢鋼(gang)、連鑄(zhu)坯切頭切尾、煙塵(chen)中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)全(quan)部(bu)(bu)回(hui)收(shou)：不(bu)可(ke)回(hui)收(shou)部(bu)(bu)分主要(yao)為(wei)轉(zhuan)爐(lu)渣(zha)中(zhong)(zhong)的鐵(tie)(tie)，一般100kg爐(lu)渣(zha)含鐵(tie)(tie)15kg~20kg，渣(zha)量80kg~100kg/t。針(zhen)對轉(zhuan)爐(lu)大渣(zha)量的吹煉(lian)方法造成金屬收(shou)得率低、輔料消耗高等問題，提(ti)出了(le)少渣(zha)冶煉(lian)技術(shu)。
“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)”操作(zuo)有利(li)于(yu)(yu)初期渣(zha)(zha)(zha)盡早形成、有利(li)于(yu)(yu)提高前期去除磷(lin)(lin)的(de)(de)(de)效率、有利(li)于(yu)(yu)保護爐(lu)襯，并且節省石灰用量，“雙渣(zha)(zha)(zha)”冶煉(lian)(lian)工藝(yi)，會造成30%－40%的(de)(de)(de)煤氣損失、5min-7min的(de)(de)(de)冶煉(lian)(lian)周(zhou)期延長(chang)。基(ji)于(yu)(yu)“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)”操作(zuo)的(de)(de)(de)優勢及“雙渣(zha)(zha)(zha)”工藝(yi)的(de)(de)(de)弊(bi)端(duan)，采用低成本的(de)(de)(de)“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)單渣(zha)(zha)(zha)”法轉爐(lu)冶煉(lian)(lian)工藝(yi)就顯(xian)得極為重要(yao)，在滿足出鋼磷(lin)(lin)含量的(de)(de)(de)要(yao)求下，降低渣(zha)(zha)(zha)料消耗(hao)和爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)中全鐵含量，提高金屬收得率，實現煉(lian)(lian)鋼廠降低生產成本的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
2. 降低轉爐(lu)成本措施分(fen)析
a. 鐵水“三脫(tuo)”預處(chu)理(li)
低(di)成本轉(zhuan)爐(lu)(lu)煉鋼(gang)技術的(de)(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)中，鐵水“三脫(tuo)”占(zhan)據著重要(yao)的(de)(de)比重，預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)中，原(yuan)料(liao)鋼(gang)材才(cai)經過高爐(lu)(lu)煉造后首先要(yao)進(jin)行(xing)(xing)脫(tuo)硫處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，其次要(yao)進(jin)行(xing)(xing)脫(tuo)磷(lin)與(yu)脫(tuo)碳處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后的(de)(de)殘渣進(jin)行(xing)(xing)再(zai)利(li)用(yong)精煉，經過高速板抷連(lian)鑄機處(chu)(chu)理(li)(li)(li)達到預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)目的(de)(de)。高爐(lu)(lu)煉造中可以明顯看出(chu)使用(yong)了(le)“一罐到底”技術，它能夠對于鐵水包(bao)進(jin)行(xing)(xing)多功能化處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，脫(tuo)硫處(chu)(chu)理(li)(li)(li)效率達到98%以上(shang)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后的(de)(de)半鋼(gang)材磷(lin)質量分數低(di)于0.0346%，基(ji)本實現脫(tuo)磷(lin)化。
b. 脫碳爐提高供氧強度(du)
轉(zhuan)爐(lu)生產高效化中(zhong)重要(yao)(yao)組(zu)成(cheng)部分就是(shi)使得煉鋼過程速(su)率提升(sheng)，所以(yi)需要(yao)(yao)進行供氧(yang)強度(du)的(de)提升(sheng)，提升(sheng)供養(yang)強度(du)的(de)重要(yao)(yao)優勢(shi)就是(shi)可以(yi)提升(sheng)鋼材成(cheng)渣的(de)難度(du)與脫(tuo)碳速(su)度(du)，能夠使得粉塵量激(ji)增，能讓終點控制(zhi)相對容易穩定。在日本的(de)JFE福山廠(chang)中(zhong)的(de)兩座300t轉(zhuan)爐(lu)中(zhong)采取了(le)脫(tuo)磷與脫(tuo)碳雙聯工藝(yi)過后，吹煉的(de)時間得到(dao)了(le)縮減，降低了(le)2min，同時終點操作所需時間也縮短了(le)1min，成(cheng)功(gong)將冶煉周期從29min降低到(dao)了(le)26min，作業率提升(sheng)了(le)4%。
c. 全程吹氮轉爐(lu)低吹工藝探(tan)究
對(dui)(dui)于低成(cheng)(cheng)本轉爐(lu)煉鋼(gang)技(ji)術(shu)而言，大多(duo)采(cai)用的(de)(de)是使用頂吹或是低吹氮(dan)(dan)氣等惰性氣體(ti)來進(jin)行(xing)對(dui)(dui)于煉鋼(gang)全(quan)程(cheng)的(de)(de)推動，全(quan)程(cheng)吹氮(dan)(dan)技(ji)術(shu)能夠對(dui)(dui)于鋼(gang)水(shui)氧化性進(jin)行(xing)降低，對(dui)(dui)于氣體(ti)雜質(zhi)進(jin)行(xing)統一清除。在(zai)煉鋼(gang)過程(cheng)中的(de)(de)個碳(tan)(tan)氧反(fan)應(ying)(ying)(ying)區表層溫(wen)度(du)可以達到2600℃，對(dui)(dui)于表明(ming)活性元(yuan)素而言會(hui)(hui)降低其(qi)對(dui)(dui)于脫(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)的(de)(de)阻礙作用，鋼(gang)液會(hui)(hui)在(zai)這時(shi)經過一系列的(de)(de)碳(tan)(tan)氧反(fan)應(ying)(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)較多(duo)的(de)(de)一氧化碳(tan)(tan)氣泡，這些能夠自由行(xing)動的(de)(de)氣泡會(hui)(hui)進(jin)行(xing)脫(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)。在(zai)低成(cheng)(cheng)本轉爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)中會(hui)(hui)因為吹氧而發(fa)生相對(dui)(dui)比例餓的(de)(de)碳(tan)(tan)氧反(fan)應(ying)(ying)(ying)，反(fan)應(ying)(ying)(ying)中會(hui)(hui)出現較多(duo)的(de)(de)一氧化碳(tan)(tan)氣泡，轉爐(lu)吹氧脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)過程(cheng)中脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)的(de)(de)速度(du)與(yu)脫(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)速度(du)有(you)著關系式(shi)。
3. 轉爐煉鋼控制(zhi)模型研(yan)究
a. 轉(zhuan)爐模(mo)型靜態控制研究
對于一般情況而言，轉爐模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)煉鋼的(de)(de)靜(jing)態(tai)控(kong)制(zhi)是通過(guo)建(jian)立起(qi)相對充足數據后(hou)，經(jing)過(guo)已知原料(liao)充當初始(shi)條件，在計算機中進行模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)擬吹(chui)煉并充分計算的(de)(de)過(guo)程。通常靜(jing)態(tai)控(kong)制(zhi)分為三(san)種模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)，分別(bie)是統計模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)，增量模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)與(yu)理(li)論模(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)型(xing)(xing)。
b. 轉爐成本預測(ce)模型研究
轉(zhuan)爐重點(dian)優(you)化控制(zhi)屬(shu)于(yu)(yu)轉(zhuan)爐成本(ben)預(yu)測模型研(yan)(yan)究的(de)一(yi)個難點(dian)，它相對(dui)(dui)更(geng)為復雜的(de)反應機理使得最終(zhong)終(zhong)點(dian)的(de)精(jing)準度得到了相對(dui)(dui)較(jiao)大的(de)降低(di)，所以需要(yao)進(jin)(jin)行對(dui)(dui)于(yu)(yu)轉(zhuan)爐煉鋼(gang)情況下的(de)精(jing)準化終(zhong)點(dian)預(yu)報，也需要(yao)進(jin)(jin)行對(dui)(dui)于(yu)(yu)轉(zhuan)爐煉鋼(gang)終(zhong)點(dian)的(de)優(you)化控制(zhi)，孫(sun)宗輝(hui)教授通(tong)過已(yi)有的(de)冶金學(xue)的(de)原理，將優(you)化金屬(shu)爐料(liao)配比(bi)作為實驗研(yan)(yan)究的(de)重點(dian)目標(biao)，對(dui)(dui)于(yu)(yu)現行規劃模型配比(bi)爐料(liao)進(jin)(jin)行統一(yi)規劃，充分(fen)證明了該模型對(dui)(dui)于(yu)(yu)轉(zhuan)爐成本(ben)的(de)降低(di)是存在著較(jiao)大的(de)價值的(de)。
c. 轉爐煉鋼(gang)控(kong)制模(mo)型涉及算法研(yan)究
對(dui)于轉爐(lu)煉(lian)(lian)鋼控制模(mo)型算法中，目前國內外(wai)統(tong)(tong)一(yi)研究(jiu)認為(wei)成(cheng)(cheng)(cheng)本作(zuo)業(ye)法（Activity-Based Costing ABC）屬于相(xiang)對(dui)實(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)算法，這種算法開(kai)始(shi)于20世紀80年代末，它對(dui)于作(zuo)業(ye)，成(cheng)(cheng)(cheng)本與作(zuo)業(ye)會(hui)計這些名詞(ci)做(zuo)了相(xiang)對(dui)精(jing)準系統(tong)(tong)的(de)(de)定(ding)(ding)義(yi)，對(dui)于ABC法的(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)本動因分析選擇、成(cheng)(cheng)(cheng)本庫的(de)(de)統(tong)(tong)一(yi)建(jian)立、運行(xing)程序的(de)(de)分析做(zuo)了更(geng)為(wei)統(tong)(tong)一(yi)的(de)(de)規劃，奠定(ding)(ding)了ABC研究(jiu)法的(de)(de)理論基礎(chu)。目前我國的(de)(de)鋼鐵(tie)企業(ye)由于企業(ye)龐大，且運用(yong)(yong)(yong)先(xian)進算法較(jiao)晚(wan)，所以(yi)(yi)無法準備(bei)保證核(he)算數(shu)據(ju)的(de)(de)明細與及(ji)時性，對(dui)于真實(shi)成(cheng)(cheng)(cheng)本的(de)(de)輸入數(shu)據(ju)難(nan)以(yi)(yi)計算，這些先(xian)決(jue)(jue)條件決(jue)(jue)定(ding)(ding)了ABC法適合用(yong)(yong)(yong)于目前我國鋼鐵(tie)企業(ye)的(de)(de)煉(lian)(lian)鋼技術模(mo)型成(cheng)(cheng)(cheng)本核(he)算模(mo)式。
4. 結語(yu)
現(xian)階段國內外轉(zhuan)爐煉(lian)鋼技術研究(jiu)企業都存在(zai)轉(zhuan)爐渣料消(xiao)耗相(xiang)對(dui)較多，渣中(zhong)雜質(zhi)含量較高的(de)(de)問題(ti)，所以需(xu)要(yao)(yao)轉(zhuan)爐技術利用返回終渣來減少(shao)這種(zhong)現(xian)象(xiang)的(de)(de)發生，同時(shi)也可以降(jiang)低終渣中(zhong)的(de)(de)，針對(dui)相(xiang)對(dui)多的(de)(de)鋼種(zhong)而言磷含量要(yao)(yao)求也有所不同，所以需(xu)要(yao)(yao)進(jin)行(xing)對(dui)應(ying)終渣的(de)(de)反復利用與(yu)降(jiang)低全鐵含量，浙江至德鋼業有限公司將針對(dui)這一(yi)現(xian)象(xiang)進(jin)行(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)控制與(yu)模型構(gou)件，為企業一(yi)線低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)轉(zhuan)爐煉(lian)鋼技術研究(jiu)提供理論依據(ju)，通過對(dui)于低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)轉(zhuan)爐煉(lian)鋼概況分析(xi)與(yu)模型工藝研究(jiu)，尋(xun)找研究(jiu)相(xiang)對(dui)低成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)轉(zhuan)爐煉(lian)鋼技術。
