鐵水運(yùn)輸“一罐到底”生產(chǎn)實(shí)踐研究

殷樹(shù)春

（山鋼集團(tuán)日照有限公司， 山東 日照 276800）

鋼鐵流程的進(jìn)步本質(zhì)上是各生產(chǎn)工序“界面”技術(shù)的優(yōu)化，其中鐵—鋼界面尤為重要，鐵-鋼界面鐵水供應(yīng)模式的選擇與能源消耗、環(huán)境負(fù)荷關(guān)系密切[1，2]。通過(guò)對(duì)六種典型鐵-鋼界面技術(shù)的研究，綜合比較得出鐵水罐功能多樣化和“一罐到底”模式是鐵—鋼界面發(fā)展的方向[3]。鐵水“一罐到底”就是煉鋼鐵水罐直接到高爐下接受鐵水，高爐出鐵、鐵水運(yùn)輸、鐵水脫硫及向轉(zhuǎn)爐兌鐵，均使用同一個(gè)鐵水罐，中途不倒罐，實(shí)現(xiàn)鐵水罐的功能綜合化。在行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，如何最大程度減少鐵水溫降、減少占地面積、降低鐵水運(yùn)輸成本顯得格外重要，鐵水“一罐到底”就是基于此目的而實(shí)施的。

1 生產(chǎn)實(shí)踐

日照鋼鐵精品基地（以下簡(jiǎn)稱精品基地）一期一步工程建有1座有效爐容5 100 m3、利用系數(shù)2.27 t/（d·m3）的煉鐵高爐、2座 210 t煉鋼轉(zhuǎn)爐、2臺(tái)1 950 mm雙流板坯連鑄機(jī)，配置KR鐵水預(yù)處理及LF爐和RH爐等精煉設(shè)備。

煉鐵高爐與煉鋼區(qū)采用一列式平面布置，鐵鋼界面空間布局緊湊，高爐出鐵位到煉鋼鐵水接收跨最近距離230 m，最遠(yuǎn)距離350 m，鐵水運(yùn)輸線路短捷、流暢，工藝流程合理，為實(shí)施鐵—鋼界面“一罐到底”的工藝提供了便利的條件。

精品基地“一罐到底”鐵水運(yùn)輸采用國(guó)內(nèi)首次研發(fā)、亞洲最大噸位的PBC-380 t無(wú)軌汽車(chē)運(yùn)輸，鐵水運(yùn)輸時(shí)間短，運(yùn)行安全，靈活高效。

高爐—轉(zhuǎn)爐界面“一罐到底”模式圖如圖1所示；鐵水運(yùn)輸總圖示意圖如圖2所示。

圖1 高爐—轉(zhuǎn)爐界面“一罐到底”模式圖

圖2 “一罐到底”鐵水運(yùn)輸總圖示意圖

1.1 高爐出鐵操作

高爐穩(wěn)定順行是鐵—鋼界面的基礎(chǔ)，是“一罐到底”生產(chǎn)組織的前提，避免因高爐爐況波動(dòng)誘發(fā)鐵水成分、溫度的波動(dòng)。鐵水成分特別是鐵水硅含量的大幅波動(dòng)將增加轉(zhuǎn)爐冶煉難度，若鐵水硅低易造成返干、黏氧槍；若鐵水硅高易造成鐵水黏罐、冶煉噴濺。精品基地投產(chǎn)初期，高爐鐵水成分波動(dòng)較大，鐵水硅含量時(shí)常達(dá)到1.20%以上，鐵水不能滿足煉鋼要求，只能鑄鐵，中斷“一罐到底”的生產(chǎn)組織。

高爐出鐵后罐內(nèi)鐵水質(zhì)量穩(wěn)定也是“一罐到底”生產(chǎn)組織的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。精品基地要求罐內(nèi)鐵水質(zhì)量必須滿足轉(zhuǎn)爐入爐要求，一般控制在轉(zhuǎn)爐入爐標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量±2 t以內(nèi)，否則將導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐無(wú)法兌鐵冶煉，中斷“一罐到底”的生產(chǎn)組織。

因此，高爐嚴(yán)格按照相關(guān)生產(chǎn)制度操作，保證爐況順行及穩(wěn)定的出鐵量至關(guān)重要。

1.2 鐵水智能調(diào)度

精品基地通過(guò)建立鐵鋼包管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鐵水智能調(diào)度管理。鐵鋼包管理信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高爐出鐵過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控、鐵水物流全程跟蹤、煉鋼鐵水罐動(dòng)態(tài)分布監(jiān)控、信息預(yù)報(bào)及實(shí)績(jī)管理等。

鐵水智能調(diào)度過(guò)程中，采用“一罐一拉”、“拉重配空”的方式。行車(chē)將空罐吊座到鐵水運(yùn)輸車(chē)上后，系統(tǒng)三維掃描自動(dòng)識(shí)別罐號(hào)，并將罐號(hào)與車(chē)號(hào)自動(dòng)連鎖綁定并進(jìn)入車(chē)罐預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)，進(jìn)入車(chē)罐預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)的車(chē)罐會(huì)在系統(tǒng)的指令下自動(dòng)分配到相應(yīng)出鐵位等待受鐵；受鐵位鐵水罐中鐵水質(zhì)量達(dá)到轉(zhuǎn)爐入爐要求時(shí)，擺動(dòng)溜嘴自動(dòng)擺到空罐一側(cè)出鐵，系統(tǒng)自動(dòng)下發(fā)重罐目的地；受鐵結(jié)束的鐵水重罐汽車(chē)運(yùn)輸至目的地后，通過(guò)行車(chē)進(jìn)行下罐作業(yè)，作業(yè)完成后，鐵水罐與鐵水車(chē)的綁定解鎖。通過(guò)GPS及RFID等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵水車(chē)、罐的自動(dòng)識(shí)別及精準(zhǔn)定位、跟蹤，全程對(duì)鐵水車(chē)進(jìn)行定位監(jiān)控，有效提高了鐵水車(chē)的運(yùn)行效率，鐵水智能調(diào)運(yùn)三維定位系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 鐵水智能調(diào)運(yùn)三維定位系統(tǒng)

鐵鋼包管理信息系統(tǒng)與鐵前MES和鋼軋MES等系統(tǒng)互聯(lián)互通，形成集成的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，使鐵鋼包運(yùn)輸更加透明，建立快速、準(zhǔn)確、可共享的鐵鋼包檔案信息，最終實(shí)現(xiàn)鐵鋼作業(yè)無(wú)縫對(duì)接，達(dá)到出鐵控制、車(chē)輛調(diào)度、鐵水罐調(diào)度管理、行車(chē)調(diào)度管理等的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使得“一罐到底”生產(chǎn)組織有序、可控。

1.3 煉鋼接罐操作

煉鋼鐵水接收跨的重罐及時(shí)下車(chē)、空罐及時(shí)上車(chē)是“一罐到底”生產(chǎn)組織的重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過(guò)程中必須對(duì)鐵水罐和鐵水車(chē)統(tǒng)籌考慮、迅速調(diào)度，保證重罐和空罐在最短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定位置。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，轉(zhuǎn)爐精心、精準(zhǔn)操作，動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)爐冶煉模式，優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，攻克鐵水成分、溫度及罐內(nèi)鐵水量的波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉與生產(chǎn)節(jié)奏的不利影響，保證鐵-鋼界面的無(wú)縫銜接，實(shí)現(xiàn)“一罐到底”組織穩(wěn)定順行。

2 實(shí)踐效益分析

日照精品基地鐵-鋼界面的生產(chǎn)組織采用“一罐到底”的汽運(yùn)方式比其他組織方式具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)生較大的綜合效益。

2.1 投資效益

采用“一罐到底”工藝，取消了魚(yú)雷罐或混鐵爐設(shè)備，在煉鐵作業(yè)區(qū)取消了魚(yú)雷罐或混鐵爐維修設(shè)施，在煉鋼作業(yè)區(qū)取消了倒罐坑、鐵水車(chē)、除塵等倒罐站設(shè)施，不但節(jié)約了投資成本而且節(jié)約了相關(guān)的電力消耗，降低了生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用。

“一罐到底”的汽運(yùn)方式，取消了鐵水運(yùn)輸鐵軌的鋪設(shè)及火車(chē)的購(gòu)置，降低了設(shè)備購(gòu)置成本。

2.2 能耗效益

“一罐到底”減少了運(yùn)輸過(guò)程中二次倒罐環(huán)節(jié)，優(yōu)化了工藝流程，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)作業(yè)，縮短了鐵水運(yùn)輸距離，加快了生產(chǎn)節(jié)奏，減少鐵水罐的使用數(shù)量，增加了鐵水罐的周轉(zhuǎn)率，減少鐵水溫降。按照理論計(jì)算和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，平均可提高入爐鐵水溫度約60℃。按照年產(chǎn)405萬(wàn)t鐵水計(jì)算，每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約2.02 萬(wàn) t。

2.3 產(chǎn)能效益

采用“一罐到底”生產(chǎn)組織模式，入爐廢鋼比例由11.9%增加至16.7%，全年鋼產(chǎn)量增加19.4萬(wàn)t，扣除廢鋼與鐵水的價(jià)格差，噸鋼效益按150元計(jì)算，增產(chǎn)創(chuàng)效2 916萬(wàn)元。

2.4 環(huán)境效益

采用“一罐到底”，避免因二次倒罐環(huán)節(jié)產(chǎn)生的以超細(xì)石墨析出和鐵屑帶來(lái)的環(huán)境污染。按照噸鋼排塵量5.6 g計(jì)算，全年可減少煙塵排放22.68 t，環(huán)保效益非常顯著，改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境有利于清潔生產(chǎn)。

2.5 產(chǎn)品附加效益

“一罐到底”工藝沒(méi)有二次倒罐溫度損失，鐵水溫度可達(dá)1 400℃以上，物理熱充足，有利于提高KR鐵水脫硫效率，有利于大批量高附加值產(chǎn)品的穩(wěn)定生產(chǎn)。

3 存在問(wèn)題與應(yīng)對(duì)措施

日照精品基地采用汽運(yùn)“一罐到底”組織方式的工藝優(yōu)點(diǎn)在實(shí)踐中得到證實(shí)，作為新技術(shù)的推廣應(yīng)用，在實(shí)際生產(chǎn)中也存在需要解決的問(wèn)題。

3.1 轉(zhuǎn)爐裝入量準(zhǔn)確性

準(zhǔn)確的裝入量對(duì)快節(jié)奏的煉鋼生產(chǎn)十分重要，要求高爐出鐵量必須嚴(yán)格按轉(zhuǎn)爐裝入量準(zhǔn)確控制，達(dá)到鐵水罐裝入量誤差小于±2 t。煉鐵部通過(guò)雷達(dá)液位計(jì)技術(shù)、激光測(cè)距儀和鐵水車(chē)壓力傳感器先進(jìn)手段，提高操作水平，達(dá)到控制精準(zhǔn)的出鐵量目的。

3.2 鐵水粘罐

“一罐到底”工藝的另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題就是鐵水粘罐。鐵水罐口粘罐嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成轉(zhuǎn)爐兌鐵困難或裝入量不足影響冶煉。通過(guò)制定鐵水罐罐口清理制度，煉鋼工加強(qiáng)鐵水罐罐口噴涂、清理、修補(bǔ)，高爐強(qiáng)化出鐵操作，減少鐵水粘罐的概率。

4 結(jié)論

日照精品基地“一罐到底”的生產(chǎn)組織模式，具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，取得了理想的生產(chǎn)效果。

1）“一罐到底”的生產(chǎn)組織使生產(chǎn)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化，能耗、物耗降低，煙塵污染減少，投資運(yùn)行成本降低。

2）通過(guò)建立鐵鋼包管理信息系統(tǒng)LMS實(shí)現(xiàn)“一罐到底”的智能調(diào)運(yùn)。