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. 低成本轉爐煉鋼概況
國(guo)內煉鋼(gang)(gang)廠(chang)生產工藝(yi)一般(ban)為：鐵(tie)(tie)(tie)(tie)水預處理脫(tuo)硫→頂(ding)底復吹轉(zhuan)爐（精煉）→連(lian)鑄(zhu)。煉鋼(gang)(gang)成(cheng)本(ben)(ben)控(kong)制的(de)水平直接影響到(dao)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)企業產品的(de)市場競爭力，其中(zhong)轉(zhuan)爐冶煉成(cheng)本(ben)(ben)是(shi)煉鋼(gang)(gang)成(cheng)本(ben)(ben)控(kong)制的(de)重(zhong)要環節。煉鋼(gang)(gang)成(cheng)本(ben)(ben)主要有(you)可變成(cheng)本(ben)(ben)、固定成(cheng)本(ben)(ben)和綜合回(hui)收成(cheng)本(ben)(ben)，影響最大(da)的(de)是(shi)可變成(cheng)本(ben)(ben)，可變成(cheng)本(ben)(ben)包括鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)、合金(jin)料(liao)(liao)、輔(fu)料(liao)(liao)、動力等，鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)大(da)約(yue)占煉鋼(gang)(gang)總(zong)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)86%，降(jiang)低(di)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)是(shi)降(jiang)低(di)煉鋼(gang)(gang)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)主要途徑之一。轉(zhuan)爐冶煉過程的(de)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)仍占總(zong)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)的(de)65%以上，降(jiang)低(di)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)主要有(you)減(jian)(jian)少(shao)噴(pen)濺、降(jiang)低(di)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)損、減(jian)(jian)少(shao)倒渣帶(dai)鋼(gang)(gang)等措施。在最大(da)限度(du)降(jiang)低(di)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)的(de)同(tong)時，進一步降(jiang)低(di)原輔(fu)料(liao)(liao)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)，也是(shi)實(shi)現降(jiang)低(di)轉(zhuan)爐冶煉成(cheng)本(ben)(ben)的(de)重(zhong)要措施。
從煉鋼鐵料消(xiao)耗(hao)看，分(fen)為(wei)可回(hui)收部(bu)分(fen)與(yu)不(bu)可回(hui)收部(bu)分(fen)。可回(hui)收部(bu)分(fen)包括(kuo)：中(zhong)間包殘余(yu)廢鋼、連鑄坯切頭切尾、煙塵(chen)中(zhong)鐵全(quan)部(bu)回(hui)收：不(bu)可回(hui)收部(bu)分(fen)主要為(wei)轉(zhuan)爐(lu)(lu)渣(zha)中(zhong)的(de)鐵，一般100kg爐(lu)(lu)渣(zha)含鐵15kg~20kg，渣(zha)量(liang)80kg~100kg/t。針對轉(zhuan)爐(lu)(lu)大渣(zha)量(liang)的(de)吹煉方法(fa)造成(cheng)金屬收得率低、輔(fu)料消(xiao)耗(hao)高等(deng)問(wen)題，提出了少(shao)渣(zha)冶煉技術。
“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)”操(cao)作(zuo)有(you)利(li)于(yu)初期(qi)渣(zha)(zha)(zha)盡早形成(cheng)、有(you)利(li)于(yu)提高前期(qi)去除磷的(de)(de)(de)效率(lv)、有(you)利(li)于(yu)保護(hu)爐(lu)襯，并且(qie)節省石灰用量，“雙渣(zha)(zha)(zha)”冶煉工藝，會造成(cheng)30%－40%的(de)(de)(de)煤氣損失、5min-7min的(de)(de)(de)冶煉周期(qi)延長。基(ji)于(yu)“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)”操(cao)作(zuo)的(de)(de)(de)優勢(shi)及“雙渣(zha)(zha)(zha)”工藝的(de)(de)(de)弊端，采(cai)用低成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)“留(liu)渣(zha)(zha)(zha)單渣(zha)(zha)(zha)”法轉爐(lu)冶煉工藝就顯得極為重要(yao)，在滿足出鋼磷含量的(de)(de)(de)要(yao)求下，降低渣(zha)(zha)(zha)料消耗和爐(lu)渣(zha)(zha)(zha)中全鐵含量，提高金屬收(shou)得率(lv)，實現煉鋼廠降低生產(chan)成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
2. 降(jiang)低(di)轉(zhuan)爐成本措(cuo)施(shi)分(fen)析
a. 鐵水“三(san)脫”預(yu)處理
低成(cheng)本(ben)轉爐(lu)(lu)(lu)煉鋼(gang)(gang)技(ji)術的(de)預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)中，鐵水“三脫”占據著(zhu)重(zhong)要的(de)比重(zhong)，預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)中，原料鋼(gang)(gang)材才經過(guo)高爐(lu)(lu)(lu)煉造后首(shou)先要進(jin)行脫硫(liu)處(chu)(chu)理(li)(li)，其次要進(jin)行脫磷(lin)與脫碳處(chu)(chu)理(li)(li)，處(chu)(chu)理(li)(li)后的(de)殘渣(zha)進(jin)行再利(li)用(yong)精煉，經過(guo)高速板抷(pi)連鑄機處(chu)(chu)理(li)(li)達(da)到(dao)預(yu)處(chu)(chu)理(li)(li)目的(de)。高爐(lu)(lu)(lu)煉造中可以明顯看出使(shi)用(yong)了“一(yi)罐到(dao)底”技(ji)術，它能夠對于(yu)鐵水包進(jin)行多功能化處(chu)(chu)理(li)(li)，脫硫(liu)處(chu)(chu)理(li)(li)效率達(da)到(dao)98%以上，處(chu)(chu)理(li)(li)后的(de)半鋼(gang)(gang)材磷(lin)質量分數(shu)低于(yu)0.0346%，基(ji)本(ben)實現脫磷(lin)化。
b. 脫碳爐提高供氧(yang)強度(du)
轉(zhuan)爐生產高效化中(zhong)重(zhong)要(yao)組(zu)成部分就(jiu)是使(shi)得煉鋼過程速率提(ti)升，所(suo)以需(xu)要(yao)進行供(gong)氧強度的(de)提(ti)升，提(ti)升供(gong)養(yang)強度的(de)重(zhong)要(yao)優勢就(jiu)是可以提(ti)升鋼材(cai)成渣的(de)難度與脫(tuo)碳(tan)(tan)速度，能夠使(shi)得粉塵量激(ji)增，能讓終點(dian)(dian)控制相對容易穩(wen)定。在日本(ben)的(de)JFE福山廠中(zhong)的(de)兩座300t轉(zhuan)爐中(zhong)采取(qu)了(le)(le)脫(tuo)磷與脫(tuo)碳(tan)(tan)雙聯工藝過后，吹(chui)煉的(de)時(shi)間得到(dao)了(le)(le)縮減，降(jiang)低了(le)(le)2min，同時(shi)終點(dian)(dian)操作所(suo)需(xu)時(shi)間也縮短了(le)(le)1min，成功將冶煉周期(qi)從(cong)29min降(jiang)低到(dao)了(le)(le)26min，作業率提(ti)升了(le)(le)4%。
c. 全程吹氮轉爐(lu)低吹工藝探(tan)究
對(dui)(dui)于(yu)(yu)低(di)(di)成(cheng)本轉爐(lu)煉鋼(gang)技(ji)術而言(yan)，大多(duo)采用(yong)的(de)(de)(de)(de)是使用(yong)頂吹(chui)或是低(di)(di)吹(chui)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)等惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)體來(lai)進(jin)行對(dui)(dui)于(yu)(yu)煉鋼(gang)全(quan)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)推動(dong)，全(quan)程(cheng)(cheng)吹(chui)氮(dan)技(ji)術能(neng)夠(gou)對(dui)(dui)于(yu)(yu)鋼(gang)水氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性進(jin)行降(jiang)低(di)(di)，對(dui)(dui)于(yu)(yu)氣(qi)(qi)(qi)體雜質進(jin)行統一清除。在煉鋼(gang)過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)(de)(de)個(ge)碳氧(yang)(yang)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)區表層(ceng)溫度可以(yi)達到(dao)2600℃，對(dui)(dui)于(yu)(yu)表明活性元素(su)而言(yan)會(hui)降(jiang)低(di)(di)其對(dui)(dui)于(yu)(yu)脫(tuo)(tuo)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)阻礙作用(yong)，鋼(gang)液會(hui)在這時經過一系列的(de)(de)(de)(de)碳氧(yang)(yang)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)(de)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳氣(qi)(qi)(qi)泡，這些能(neng)夠(gou)自由行動(dong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡會(hui)進(jin)行脫(tuo)(tuo)氮(dan)。在低(di)(di)成(cheng)本轉爐(lu)脫(tuo)(tuo)碳過程(cheng)(cheng)中會(hui)因(yin)為吹(chui)氧(yang)(yang)而發生相對(dui)(dui)比例餓的(de)(de)(de)(de)碳氧(yang)(yang)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)中會(hui)出現較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)(de)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳氣(qi)(qi)(qi)泡，轉爐(lu)吹(chui)氧(yang)(yang)脫(tuo)(tuo)碳過程(cheng)(cheng)中脫(tuo)(tuo)碳的(de)(de)(de)(de)速(su)度與脫(tuo)(tuo)氮(dan)速(su)度有著(zhu)關系式。
3. 轉爐煉鋼(gang)控制模(mo)型研究
a. 轉(zhuan)爐模型靜(jing)態控制(zhi)研(yan)究
對于一般情(qing)況而(er)言(yan)，轉爐模型(xing)(xing)煉(lian)鋼的靜(jing)態控制是通(tong)(tong)過建立起相對充(chong)足(zu)數據后(hou)，經過已知(zhi)原料充(chong)當初始(shi)條件，在計(ji)算(suan)機中進行模擬吹煉(lian)并充(chong)分(fen)(fen)計(ji)算(suan)的過程(cheng)。通(tong)(tong)常(chang)靜(jing)態控制分(fen)(fen)為三種模型(xing)(xing)，分(fen)(fen)別是統計(ji)模型(xing)(xing)，增量(liang)模型(xing)(xing)與理(li)論模型(xing)(xing)。
b. 轉(zhuan)爐成本(ben)預測(ce)模型研究(jiu)
轉爐重(zhong)點(dian)(dian)(dian)優(you)化控制屬于轉爐成本(ben)預測(ce)模型(xing)研究(jiu)的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)難點(dian)(dian)(dian)，它相(xiang)對更為(wei)復雜的(de)(de)(de)反應機理使得(de)最終(zhong)終(zhong)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)精(jing)準度得(de)到(dao)了(le)相(xiang)對較大的(de)(de)(de)降低，所以需要進(jin)行(xing)對于轉爐煉(lian)鋼情況下的(de)(de)(de)精(jing)準化終(zhong)點(dian)(dian)(dian)預報，也需要進(jin)行(xing)對于轉爐煉(lian)鋼終(zhong)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)優(you)化控制，孫宗輝教(jiao)授通過(guo)已有的(de)(de)(de)冶(ye)金學的(de)(de)(de)原理，將(jiang)優(you)化金屬爐料配比(bi)作(zuo)為(wei)實驗研究(jiu)的(de)(de)(de)重(zhong)點(dian)(dian)(dian)目標(biao)，對于現行(xing)規(gui)劃(hua)模型(xing)配比(bi)爐料進(jin)行(xing)統一(yi)規(gui)劃(hua)，充分證(zheng)明(ming)了(le)該模型(xing)對于轉爐成本(ben)的(de)(de)(de)降低是存在(zai)著較大的(de)(de)(de)價(jia)值的(de)(de)(de)。
c. 轉爐(lu)煉(lian)鋼控制(zhi)模型涉及算法研(yan)究
對(dui)于轉爐煉鋼(gang)控制模(mo)型算(suan)法(fa)中，目前(qian)國(guo)內外統(tong)一(yi)研究認為成(cheng)本(ben)作業法(fa)（Activity-Based Costing ABC）屬于相對(dui)實用(yong)的(de)(de)算(suan)法(fa)，這種算(suan)法(fa)開始(shi)于20世紀80年代末(mo)，它(ta)對(dui)于作業，成(cheng)本(ben)與作業會(hui)計(ji)這些(xie)(xie)名詞(ci)做(zuo)了(le)相對(dui)精準(zhun)系統(tong)的(de)(de)定義，對(dui)于ABC法(fa)的(de)(de)成(cheng)本(ben)動因分析選擇、成(cheng)本(ben)庫(ku)的(de)(de)統(tong)一(yi)建立、運(yun)行程序(xu)的(de)(de)分析做(zuo)了(le)更為統(tong)一(yi)的(de)(de)規(gui)劃，奠定了(le)ABC研究法(fa)的(de)(de)理論基礎。目前(qian)我國(guo)的(de)(de)鋼(gang)鐵(tie)企業由于企業龐大，且運(yun)用(yong)先進(jin)算(suan)法(fa)較晚，所(suo)以無法(fa)準(zhun)備保(bao)證核算(suan)數據的(de)(de)明細與及(ji)時性，對(dui)于真實成(cheng)本(ben)的(de)(de)輸(shu)入數據難以計(ji)算(suan)，這些(xie)(xie)先決條(tiao)件決定了(le)ABC法(fa)適合(he)用(yong)于目前(qian)我國(guo)鋼(gang)鐵(tie)企業的(de)(de)煉鋼(gang)技(ji)術模(mo)型成(cheng)本(ben)核算(suan)模(mo)式。
4. 結語
現(xian)階段(duan)國(guo)內外轉(zhuan)爐(lu)(lu)煉鋼(gang)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)企業(ye)都(dou)存在轉(zhuan)爐(lu)(lu)渣(zha)料消耗(hao)相對較(jiao)(jiao)多，渣(zha)中雜質(zhi)含(han)量(liang)較(jiao)(jiao)高的(de)問(wen)題，所(suo)以(yi)需要轉(zhuan)爐(lu)(lu)技(ji)術(shu)利用返回終(zhong)渣(zha)來減少(shao)這種現(xian)象的(de)發生(sheng)，同(tong)時也可以(yi)降低(di)(di)終(zhong)渣(zha)中的(de)，針對相對多的(de)鋼(gang)種而言(yan)磷含(han)量(liang)要求也有所(suo)不同(tong)，所(suo)以(yi)需要進(jin)行對應終(zhong)渣(zha)的(de)反(fan)復利用與降低(di)(di)全鐵含(han)量(liang)，浙(zhe)江(jiang)至德鋼(gang)業(ye)有限公司(si)將針對這一現(xian)象進(jin)行成(cheng)本(ben)控制與模型(xing)構(gou)件，為企業(ye)一線(xian)低(di)(di)成(cheng)本(ben)轉(zhuan)爐(lu)(lu)煉鋼(gang)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)提供理論依據(ju)，通過對于(yu)低(di)(di)成(cheng)本(ben)轉(zhuan)爐(lu)(lu)煉鋼(gang)概況分析與模型(xing)工藝(yi)研(yan)究(jiu)，尋找研(yan)究(jiu)相對低(di)(di)成(cheng)本(ben)的(de)轉(zhuan)爐(lu)(lu)煉鋼(gang)技(ji)術(shu)。
