“一罐到底”模式下鐵水包粘包現(xiàn)象分析及改進(jìn)

王寶明

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠，天津 300301）

1 引言

“一罐到底”模式作為一種投資少、低耗、環(huán)保的倒運(yùn)鐵水模式，已被越來(lái)越多新建的鋼鐵企業(yè)所應(yīng)用。在投產(chǎn)初期，鐵水包周轉(zhuǎn)受整個(gè)工藝流程生產(chǎn)順行狀況的制約，經(jīng)常出現(xiàn)鐵水包粘鐵現(xiàn)象，當(dāng)鐵水包粘包嚴(yán)重時(shí)又影響生產(chǎn)順行。筆者結(jié)合某公司投產(chǎn)初期生產(chǎn)順行情況，對(duì)鐵水包粘包的現(xiàn)象進(jìn)行了跟蹤分析，并提出了改進(jìn)措施。

2 “一罐到底”模式的特點(diǎn)[1-2]

所謂“一罐到底”是指高爐承接鐵水的鐵水罐和轉(zhuǎn)爐鐵水罐為同一罐車,鐵水罐直接從高爐出鐵場(chǎng)接出鐵水，運(yùn)到煉鋼（或經(jīng)過(guò)相應(yīng)處理后）直接將鐵水兌入轉(zhuǎn)爐，而不經(jīng)過(guò)混鐵爐、魚雷罐或?qū)ｉT用于向轉(zhuǎn)爐兌鐵水的鐵水罐。

2.1 “一罐到底”工藝模式的優(yōu)點(diǎn)

“一罐到底”工藝與傳統(tǒng)高爐—混鐵爐（魚雷罐）—轉(zhuǎn)爐工藝比較有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）節(jié)省投資；

（2）避免了多次倒罐的溫降；

（3）避免了多次倒罐對(duì)環(huán)境的污染；

（4）節(jié)約能源；

（5）降低生產(chǎn)成本，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.2 “一罐到底”工藝模式的缺點(diǎn)

“一罐到底”工藝與傳統(tǒng)的方式相比，也有如下缺點(diǎn)：

（1）出鐵量和鐵水成分每包之間相差較大，鐵水帶渣嚴(yán)重，直接影響轉(zhuǎn)爐操作的穩(wěn)定，給轉(zhuǎn)爐煉鋼增加了難度。

（2）由于沒(méi)有混鐵爐（魚雷罐）對(duì)高爐和轉(zhuǎn)爐銜接的緩沖作用，增加了生產(chǎn)組織難度，對(duì)連鑄提高連澆爐數(shù)影響較大，易造成連鑄非正常停澆的生產(chǎn)事故。

（3）鐵水罐內(nèi)鐵水因各種原因停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，易造成粘鐵包的事故。

該公司采用的“一罐到底”工藝模式，在開(kāi)始生產(chǎn)以后，鐵包粘鐵的問(wèn)題比較突出，直接影響了鐵包的周轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響了全公司生產(chǎn)組織秩序。

3 鐵水粘包的原因

3.1 入爐鐵水溫度的影響

表1 為2013年1月18 日統(tǒng)計(jì)的在轉(zhuǎn)爐兌鐵前的入爐鐵水溫度情況。

表1 轉(zhuǎn)爐兌鐵前的鐵水溫度情況表

由表1 看出，入爐鐵水溫度偏低，平均為1 270℃，低于經(jīng)驗(yàn)值1 300℃的包次占到近92%。在公司鐵包很難做到紅包出鐵的前提下，必然會(huì)發(fā)生粘包情況。分析入爐鐵水溫度偏低原因主要有：

3.1.1 高爐出鐵溫度

高爐出鐵溫度偏低。在出鐵溝內(nèi)測(cè)量道德鐵水溫度為1 420℃左右，明顯偏低。

3.1.2 鐵水包烘烤效果

鐵水包包況差，導(dǎo)致鐵水溫降大。主要原因?yàn)楹婵酒骱婵拘Ч?。尤其是新包或中修鐵水包，不能保證正常的烘烤溫度，鐵水包溫度幾乎與室溫相當(dāng)，出鐵后鐵水在包內(nèi)溫降較大，導(dǎo)致粘包。

3.1.3 高爐出鐵后鐵水停留時(shí)間

鐵水從高爐出鐵到轉(zhuǎn)爐兌鐵開(kāi)始，停留時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致鐵水溫降較大，進(jìn)而粘鐵水包。

（1）鐵水停留時(shí)間對(duì)鐵水溫降的影響

表2 為2013年1月18 日跟蹤測(cè)量的出鐵后鐵水到煉鋼廠的溫降與鐵水停留時(shí)間的變化情況。

表2 出鐵后鐵水到煉鋼廠的溫降與鐵水停留時(shí)間變化情況

由表2 看出，受公司高爐出鐵方式和鐵水包的包況的影響，鐵水在鐵包內(nèi)停留時(shí)間偏長(zhǎng)，對(duì)鐵水溫度的影響比較嚴(yán)重。

由于在跟蹤此數(shù)據(jù)過(guò)程中，高爐前兩次出鐵一包半，第三次出鐵只出一整包就結(jié)束當(dāng)次出鐵，因此，此三批次出鐵后的鐵水停留時(shí)間相對(duì)較短，導(dǎo)致此三批次的鐵水溫度相對(duì)偏高。實(shí)際現(xiàn)狀大部分鐵水的等待時(shí)間要高于此三個(gè)批次。目前鐵水入爐時(shí)的平均溫度在1 270℃左右，要低于此三個(gè)批次的溫度。表2 只是為了說(shuō)明鐵水溫度與等待時(shí)間的變化關(guān)系，不代表目前入爐鐵水的實(shí)際溫度。

（2）影響鐵水停留時(shí)間的因素

鐵水在鐵包內(nèi)停留時(shí)間由表3 中各時(shí)間段構(gòu)成。其中出鐵結(jié)束到火車開(kāi)出時(shí)間，三批次分別為11、13 和6 min，此段時(shí)間如果協(xié)調(diào)好，是能大大縮短的?；疖囬_(kāi)出到煉鋼廠時(shí)間，個(gè)別較長(zhǎng)，達(dá)26 分鐘，有較大的縮短空間。鐵水從達(dá)煉鋼廠后到轉(zhuǎn)爐兌鐵，時(shí)間差別比較大。如10 號(hào)包，最后兌完用了142 min，這是因?yàn)?0 號(hào)包是同批次出的第一包鐵，而又用于同批次的第二爐冶煉，同時(shí)10 號(hào)包第一次又未兌凈，等待下一爐補(bǔ)兌，進(jìn)而造成該包內(nèi)鐵水停留時(shí)間較長(zhǎng)。

由于表3 中所列出的三批鐵水出鐵量較少，除了10 號(hào)包第二次兌鐵等待時(shí)間較長(zhǎng)外，其它包次停留時(shí)間相對(duì)較短，實(shí)際生產(chǎn)中大部分鐵水的停留時(shí)間是高于統(tǒng)計(jì)的這三批次。因此，鐵水在包內(nèi)的停留時(shí)間還需要縮短，以減少鐵水的溫降。

表3 鐵水停留時(shí)間構(gòu)成表

3.2 鐵水包管理的影響

目前鐵水包并沒(méi)有根據(jù)烘烤效果和粘包現(xiàn)象進(jìn)行分類。鐵水包狀況參差不齊，而使用條件一樣。當(dāng)鐵水包狀況不好時(shí)，若等待時(shí)間較長(zhǎng)，更易導(dǎo)致粘包嚴(yán)重，進(jìn)而需要下線處理。

3.3 出鐵量的影響

表4 給出了最近的出鐵量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表4 出鐵量統(tǒng)計(jì)表

從表4 看出，不管是同一個(gè)鐵水包的不同批次出鐵，還是同一批次不同的鐵水包，出鐵量都相差很大。同時(shí)，由于空鐵水包不同的粘鐵量，造成煉鋼更難掌握每次出鐵后實(shí)際的鐵水量。這樣煉鋼兌鐵時(shí)很難保證既將鐵水包內(nèi)鐵水兌凈，兌鐵量又恰好符合轉(zhuǎn)爐的要求。因此，經(jīng)常會(huì)發(fā)生兌鐵后，鐵包內(nèi)有少量殘余鐵水導(dǎo)致粘包。

3.4 鐵水包內(nèi)殘余鐵水的影響

鐵水罐向轉(zhuǎn)爐兌入時(shí)，因天車副鉤傾翻角度不夠，導(dǎo)致每次鐵水罐內(nèi)都有余鐵。同時(shí)，鐵水包的包況不好，包襯偏涼，導(dǎo)致余鐵粘在包壁或包底，進(jìn)而會(huì)慢慢積累，越粘越多。近日在線使用的鐵水包情況如下表5 所示。

表5 鐵水包循環(huán)兌凈后的重量表

由上表5 看出，空包重量最輕為54 t，即粘鐵水最少的為6 t（新鐵包重48 t），鐵水很難倒凈。同時(shí)，表5 中15 號(hào)包從第一次空包到第二次空包降低了2 t，23 號(hào)包從第三次到第五次分別減少了4 t，說(shuō)明鐵水包周轉(zhuǎn)合適，鐵水包可以涮下一部分粘鐵。

4 減少鐵水包粘包的措施

4.1 提高高爐出鐵溫度

目前高爐出鐵溫度偏低，約為1 420℃左右，需高爐盡快將鐵水出鐵溫度提高上來(lái)，要求出鐵溫度大于1 450℃以上。這是減少鐵水包粘包現(xiàn)象的根本措施。

4.2 提高鐵水包烘烤效果

鐵水包內(nèi)襯（包況）的蓄熱損失，直接影響鐵水溫降。要求重視并提高烘烤效果，盡快修復(fù)完善烘烤器，并發(fā)揮烘烤器的作用，力爭(zhēng)保證經(jīng)過(guò)烘烤后的鐵包包襯達(dá)到800℃左右。同時(shí)，加快鐵水包周轉(zhuǎn)，盡可能保證紅包出鐵，以減少鐵水溫降。

4.3 縮短鐵水在鐵包內(nèi)的停留時(shí)間

根據(jù)鐵水停留時(shí)間的構(gòu)成，縮短不必要的等待停留時(shí)間，如等火車頭的時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間等，以降低鐵水上表面（鐵包口）的輻射熱損、鐵包外殼表面的綜合散熱損失，保證正常情況下，出鐵后40 min 內(nèi)冶煉第一包鐵。

4.4 做好鐵水包分類管理

根據(jù)不同的鐵水包包況，做好分類，分別使用。包況不好的鐵水包，要減少出鐵后的停留時(shí)間，同時(shí)，不要做尾包使用，以免造成惡性粘包事故。

4.5 穩(wěn)定出鐵量

煉鐵廠要掌握好出鐵量，盡量滿包周轉(zhuǎn)。即使使用粘包，也要了解粘包重量后，將實(shí)際出鐵量通過(guò)總調(diào)度室準(zhǔn)確的告知煉鋼廠，以便煉鋼廠調(diào)整好兌鐵包次，避免單包剩鐵水造成粘包。這樣也能提高鐵包周轉(zhuǎn)速度，有利于涮包。同時(shí)還應(yīng)減少鐵水帶渣量，杜絕鐵水包形成渣蓋粘包。

4.6 改變轉(zhuǎn)爐裝入制度

目前鐵水溫度條件下，兌鐵后，鐵水包內(nèi)如果剩余少量余鐵，極易粘包。因此，為了杜絕此類情況的發(fā)生，應(yīng)控制轉(zhuǎn)爐兌鐵后要么鐵水包不剩鐵水，要么多剩鐵水。即：當(dāng)兌鐵后鐵水包內(nèi)殘余鐵水如果小于30 t，應(yīng)全部?jī)秲翳F水，不加廢鋼，采用全鐵煉鋼。如果通過(guò)上述辦法仍不能兌凈，則采用多剩當(dāng)包鐵水的辦法，保證當(dāng)包鐵水剩余在40 t 以上，此辦法可緩解因鐵水包剩余少量鐵水而粘鐵包的問(wèn)題。該措施改變了轉(zhuǎn)爐裝入制度，對(duì)轉(zhuǎn)爐操作影響較大。此為目前非常時(shí)期的辦法，一旦鐵水包周轉(zhuǎn)正常，應(yīng)及時(shí)恢復(fù)轉(zhuǎn)爐正常裝入制度。

4.7 提高全流程生產(chǎn)組織水平

“一罐到底”工藝模式，對(duì)生產(chǎn)組織水平要求更高。連鑄澆鋼秩序直接與鐵水供應(yīng)情況有關(guān)，煉鋼生產(chǎn)組織工作重點(diǎn)必須前移。尤其在目前的鐵水條件下，生產(chǎn)組織更需精心。因此，需強(qiáng)化全公司生產(chǎn)組織工作，各工序密切配合，強(qiáng)化信息溝通的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，保證高爐到連鑄全流程生產(chǎn)秩序的正常。

4.8 設(shè)備改造

4.8.1 鐵包加蓋

鐵包加蓋可防止鐵包上表面（罐口）的輻射熱損失，尤其大大降低了鐵水包空包狀態(tài)下的散熱，可大幅提高出鐵時(shí)鐵包的溫度，對(duì)防止粘包大有好處。鐵包加蓋在相同工藝條件下，可減少鐵水溫降達(dá)30℃以上。

4.8.2 改變兌鐵天車副鉤的形式

目前，煉鋼廠加料跨兌鐵天車副鉤形式，影響兌鐵水時(shí)鐵包傾翻角度，造成鐵水包容易剩余少許鐵水。將目前的鷹嘴鉤形式改成其他方式，可緩解鐵水包內(nèi)剩余鐵水的問(wèn)題。

4.8.3 鐵水包包嘴加長(zhǎng)

目前，鐵水包包嘴在兌鐵后期，不能兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，造成剩余鐵水。如上文所述，將天車副鉤形式整改后，同時(shí)加長(zhǎng)鐵水包包嘴，可保證鐵水包內(nèi)后期鐵水能完全兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，解決鐵水包剩鐵現(xiàn)象。

4.8.4 增加鐵水量測(cè)量系統(tǒng)

單包鐵水量的多少直接影響后續(xù)轉(zhuǎn)爐操作，對(duì)生產(chǎn)成本的影響也很大。因此建議增加鐵水量計(jì)量裝置，或者通過(guò)增加鐵包液位測(cè)量裝置彌補(bǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改造，包括鐵包加蓋、鐵包包嘴加長(zhǎng)和增加鐵水量測(cè)量系統(tǒng)等，“一罐到底”工藝模式采用初期存在的鐵水粘包現(xiàn)象得到明顯改善。“一罐到底”工藝模式，因沒(méi)有了混鐵爐等工序作為緩沖環(huán)節(jié)，對(duì)全流程生產(chǎn)組織水平考驗(yàn)更大，要求生產(chǎn)組織各個(gè)環(huán)節(jié)工作更細(xì)，以保證生產(chǎn)穩(wěn)定正常。

[1]張靈，劉儉.沙鋼650萬(wàn)噸鋼板工程“一罐到底”的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)[J].中國(guó)冶金，2009（2）：31-38.

[2]殷瑞鈺.冶金流程工程學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.