安鋼“一罐到底”運(yùn)行實(shí)踐

□ 于銀俊

鐵水“一罐到底”技術(shù)是近年來在鋼鐵行業(yè)出現(xiàn)的一種全新的鐵水供應(yīng)技術(shù)，在新投產(chǎn)的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中被廣泛采用。其核心技術(shù)是高爐精準(zhǔn)出鐵、鐵水運(yùn)輸、向轉(zhuǎn)爐兌鐵水的整個(gè)過程，均使用同一個(gè)鐵水罐，中途不倒罐。高爐鐵水罐直接進(jìn)轉(zhuǎn)爐，節(jié)省了煉鋼的鐵水包，減少了鐵水二次倒罐環(huán)節(jié)，避免倒罐造成的鐵水溫降、鐵水飛濺損失和環(huán)境污染，同時(shí)節(jié)約了混鐵爐等相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益[1]。

但對于安鋼及類似采用傳統(tǒng)鐵水供應(yīng)的鋼鐵企業(yè)，受制于各生產(chǎn)環(huán)節(jié)投產(chǎn)時(shí)間不同、設(shè)備通用性差、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化程度較弱、場地不足和運(yùn)輸方案落后等因素，使“一罐到底”的實(shí)現(xiàn)遇到了困難和挑戰(zhàn)。針對上述問題，安鋼2017年9月正式立項(xiàng)，2018年2月開始施工，結(jié)合生產(chǎn)和設(shè)備實(shí)際，針對限制“一罐到底”實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在確保高溫液體轉(zhuǎn)運(yùn)過程絕對安全和生產(chǎn)順行的前提下，同時(shí)考慮全流程、全工序相關(guān)作業(yè)操作，適度考慮生產(chǎn)、設(shè)備事故的應(yīng)急處理，最大限度滿足各工序的操作要求和利用現(xiàn)有設(shè)備資源，于2018年5月完成了改造。通過2年多的運(yùn)行，取得了良好效果，可以為同類鋼鐵企業(yè)提供一定的借鑒。

一、安鋼高爐-轉(zhuǎn)爐區(qū)段存在的問題

安鋼共有3座高爐、3個(gè)煉鋼廠。1號高爐容量為2 200 m3，2號高爐容量為2 800 m3，3號高爐容量為4 800 m3。改造前可裝2種容量鐵水罐：170 t鐵水罐（實(shí)裝100 t左右）和80 t鐵水罐（實(shí)裝45 t左右）。

3座高爐都可以裝170 t鐵水罐，但3號高爐不可裝80 t鐵水罐。對3座煉鋼廠而言，由于設(shè)備限制，170 t鐵水罐只能送往二煉軋150 t的轉(zhuǎn)爐，80 t鐵水罐只能送往二煉鋼35 t轉(zhuǎn)爐、一煉軋100 t轉(zhuǎn)爐或電爐。安鋼改造前鐵水流向方案見圖1。

圖1 安鋼改造前鐵水流向方案

安鋼傳統(tǒng)鐵鋼界面運(yùn)行模式存在的問題主要有：溫降大，浪費(fèi)能源；鐵水裝入量小，170 t鐵水罐實(shí)裝僅100 t，80 t鐵水罐實(shí)裝僅45 t；罐容不統(tǒng)一，生產(chǎn)組織困難；壓罐多，周轉(zhuǎn)慢；折罐和兌鐵過程造成環(huán)境污染。

二、實(shí)現(xiàn)“一罐到底”采取的措施

1.鐵水“五定”

為了“一罐到底”的順利貫徹執(zhí)行，并進(jìn)一步優(yōu)化公司鐵鋼界面的生產(chǎn)管理水平，安鋼制定了“五定”原則，即：鐵水定重量、定溫度、定成分、定時(shí)間、定地點(diǎn)。提綱挈領(lǐng)，將各項(xiàng)重要指標(biāo)落到實(shí)處，責(zé)任到各生產(chǎn)單位和崗位；并將各階段任務(wù)科學(xué)分配，督促各單位拿出具體措施，統(tǒng)籌解決，為相關(guān)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.鐵水罐改造

安鋼采用與鞍鋼同類型的170 t敞口橢圓異型鐵水罐。原有效容積為150 t，由于3號高爐鐵流落差大、流速快，將鐵罐底磚由原來的300 mm增加到400 mm，罐壁磚由原來的160 mm增加到200 mm，永久層厚度也有增加，最終導(dǎo)致170 t鐵水罐實(shí)際有效容積為130～135 t，無法滿足煉鋼廠“一罐兌一包”的生產(chǎn)需求。

安鋼為了解決這一問題，一是將原170 t鐵水罐上部500 mm高的連接罐體部分和耐材去除，重新制作了符合工藝要求的茶壺型罐嘴上體，重新砌耐火磚并澆筑罐嘴，以達(dá)到轉(zhuǎn)爐倒鐵要求。通過罐嘴的提高，將鐵水液面安全線往上提升了100 mm，實(shí)際容積增加6～8 t。

二是通過改變永久層澆筑方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。原永久層澆注料為725號高鋁水泥+骨料+歸微粉稀釋攪拌定型，罐底厚度為200 mm，罐壁厚度為100 mm。現(xiàn)在改為剛玉莫來石經(jīng)1 450℃高溫?zé)频母咪X黏土磚，罐底錯(cuò)縫砌筑3層，厚度120 mm，減少永久層的厚度，從而增加鐵水罐有效容積。通過改變永久層澆筑方式，實(shí)際容積增加6～9 t。

此外，原170 t鐵水罐兩側(cè)均有罐嘴，罐嘴下方均有副軸，便于煉鋼天車副軸掛鉤倒鐵，罐殼上的前方支柱也有掛耳，在兌轉(zhuǎn)爐的過程中可能產(chǎn)生碰掛，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，根據(jù)煉鋼轉(zhuǎn)爐入爐的實(shí)際情況，將原罐殼上的附件進(jìn)行切割改造，兩側(cè)罐嘴改為單側(cè)罐嘴，杜絕了因碰掛而造成不必要的事故。

3.配套設(shè)施升級

將一煉軋、二煉軋2個(gè)煉鋼廠的加料跨天車吊具由4 800 mm和4 400 mm鉤距統(tǒng)一更換為5 200 mm鉤距，并將吊運(yùn)能力不足的一煉軋200 t天車改造升級。

從高爐經(jīng)煉8線來一煉軋鐵水罐，需要在鐵水轉(zhuǎn)盤車上旋轉(zhuǎn)90°后，罐口方向才能與轉(zhuǎn)爐兌鐵方向一致。改造前，直徑9 m承載能力120 t的轉(zhuǎn)盤車運(yùn)載能力不足；因此，將轉(zhuǎn)盤從直徑9 m擴(kuò)徑到13.97 m，轉(zhuǎn)盤承載能力提升為300 t，滿足了轉(zhuǎn)運(yùn)要求。

由于二煉軋脫硫站脫硫時(shí)依然使用鐵水包，使得過跨車要同時(shí)滿足鐵水罐、鐵水包的轉(zhuǎn)運(yùn)，為此，新增了4臺(tái)兼容鞍座過跨車和1條過跨線，解決了舊過跨車不能轉(zhuǎn)運(yùn)鐵水罐的限制。

針對工藝模式發(fā)生變化、出鐵計(jì)劃流程信息變更和新的數(shù)據(jù)整合傳遞需求，安鋼對鐵前MES系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，完善了數(shù)據(jù)，保證了物流信息的及時(shí)、準(zhǔn)確傳遞。

4.制定全新鐵水走向方案

因?yàn)锳/B跨天車起吊重量限制，實(shí)現(xiàn)“一罐到底”后，一煉軋170 t的鐵水罐，最多只能出鐵水110 t左右。二煉軋實(shí)現(xiàn)“一罐到底”后能出鐵水約140 t。安鋼改造后鐵水流向方案見圖2。

圖2 安鋼改造后鐵水流向方案

通過改造， 原來2種罐型、3種鐵量交叉相互作業(yè)模式變?yōu)?種罐型、2種鐵量的固定局限出鐵模式。對此，安鋼制定了新的鐵水走向方案，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮，有力地支持了生產(chǎn)順行，提高了日常生產(chǎn)過程中的組織水平。

5.精準(zhǔn)出鐵控制

高爐嚴(yán)格按照二煉軋及一煉軋?zhí)峁┑摹耙还薜降住背鲨F要求噸數(shù)進(jìn)行出鐵（具體出鐵要求按照調(diào)度的指令執(zhí)行）。對于所出大罐需要往一煉軋去的，嚴(yán)格按照出鐵噸數(shù)執(zhí)行，并在信息化OA“一罐到底項(xiàng)目推進(jìn)群”上注明“罐號、鐵次號和出鐵噸數(shù)”。二煉軋?zhí)岢龅某鲨F噸數(shù)，高爐要按照該噸數(shù)上下浮動(dòng)1 t執(zhí)行，并在實(shí)際出鐵過程中按照中上限出鐵。對于皮重罐，出鐵量不滿足“一罐到底”要求的，高爐工長要在信息化OA“一罐到底項(xiàng)目推進(jìn)群”上注明原因和罐號。對于正常罐，罐內(nèi)鐵水液面距離罐口距離必須小于300 mm。

高爐尾罐未出到規(guī)定噸數(shù)的，要在下一鐵口繼續(xù)出到規(guī)定噸數(shù)后，再送到二煉軋倒鐵水。高爐對于尾罐需要推到下一鐵口繼續(xù)出鐵的鐵水罐信息，高爐工長要在信息化OA“一罐到底項(xiàng)目推進(jìn)群”上注明“罐號和該罐下一步出鐵位置”。

6.運(yùn)輸過程優(yōu)化

由于在受鐵及其等待過程中鐵水溫降速率非常大，因此減少鐵水罐的受鐵及其等待時(shí)間可以大幅度減少鐵水溫降。根據(jù)高爐出鐵及轉(zhuǎn)爐運(yùn)行的時(shí)間節(jié)奏，綜合考慮高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)均衡，在不大幅增加鐵爐運(yùn)輸壓力的條件下，可以通過減少運(yùn)輸列車一車所載的鐵水罐數(shù)量，縮短鐵水罐受鐵及其等待時(shí)間，減小鐵水溫降。利用鐵水罐排隊(duì)模型優(yōu)化運(yùn)算[2]，承接鐵水列車由原來的1車8罐改為現(xiàn)在的1車3罐運(yùn)輸，理想狀況下甚至可以1車2罐運(yùn)輸，極大地節(jié)約了運(yùn)輸?shù)却龝r(shí)間。

7.煉鋼攻關(guān)

煉鋼車間各班組接班后根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排的鋼種和產(chǎn)量，及時(shí)確定鐵水裝入量，通過生產(chǎn)科調(diào)度向生產(chǎn)處反饋，提供給煉鐵廠。

試運(yùn)行過程中，一煉軋和二煉軋通過制定“一罐過跨”合格率，即鐵水罐過跨裝入轉(zhuǎn)爐的爐數(shù)占具備條件總爐數(shù)的比值，嚴(yán)格要求，制定獎(jiǎng)懲方案，取得了良好效果。針對過跨后的空罐回到混鐵爐跨后，需要對號入座，否則影響軌道衡計(jì)量，出現(xiàn)火車等罐的現(xiàn)象，安鋼通過采取預(yù)留周轉(zhuǎn)罐和罐號自動(dòng)識(shí)別的方法，改善并最終解決了該問題。

三、實(shí)施效果

1.鐵水入轉(zhuǎn)爐溫度大幅改善

自2018年4月“一罐到底”全線貫通，運(yùn)行2年多以來，一煉軋鐵水入爐溫度相比改造前提升了55℃，二煉軋鐵水入爐溫度提升了36℃，取得了顯著效果。一煉軋鐵水溫度走勢見圖3。

圖3 一煉軋和二煉軋鐵水溫度走勢

2.增產(chǎn)增效

根據(jù)熱平衡計(jì)算，入爐溫度每增高1℃，可降低鐵耗約0.5 kg/t，折合鋼坯約0.45 kg鋼/t坯，則一煉軋每年可增產(chǎn)3.0萬噸，二煉軋每年可增產(chǎn)7.3萬噸。按成材率0.98計(jì)算，可增產(chǎn)10.3萬噸材。

3.提升轉(zhuǎn)爐一倒率

由于鐵水溫度升高，整體一倒率顯著提高，即補(bǔ)吹比例明顯降低。一煉軋高碳鋼補(bǔ)吹比例平均降低13%，其他中低碳鋼種補(bǔ)吹比例降低12%，一倒率提高到了89.94%。二煉軋補(bǔ)吹比例降低3.19%，一倒率由94.87%提升到了98.06%。

4.節(jié)省運(yùn)行成本

改造后，一煉軋徹底放棄了混鐵爐模式，并減少了5個(gè)鐵水包；二連軋減少了3個(gè)鐵水包。同時(shí)，降低了煉鋼吊車和稱量等設(shè)備的作業(yè)率，節(jié)省了勞動(dòng)力，降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5.提高鐵水裝入量控制水平

原來鐵水裝入量波動(dòng)較大，在±5 t之間波動(dòng)，采用“一罐到底”后裝入量基本可以控制在±2.5 t，較好時(shí)段可以控制在±1.5 t的水平。

6.環(huán)保效益

與傳統(tǒng)生產(chǎn)模式相比，鐵水“一罐到底”技術(shù)減少了鐵水倒罐折鐵作業(yè)環(huán)節(jié)，可避免因鐵水倒罐而造成的煙塵污染，有利于清潔生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境，減少了“廢氣、廢水、粉塵”的排放，從而降低了煉鋼廠除塵設(shè)備運(yùn)行的能耗費(fèi)用。

四、結(jié)論

總投資4 640萬元的安鋼鐵水“一罐到底”項(xiàng)目的投產(chǎn)，促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)的均衡、穩(wěn)定、連續(xù)、高效、低成本運(yùn)行，每年可增效15 406萬元。項(xiàng)目投資回報(bào)周期短，僅為0.3年。該項(xiàng)目運(yùn)行后取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，該項(xiàng)目在實(shí)現(xiàn)鐵鋼界面標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的同時(shí)，也為企業(yè)環(huán)保限產(chǎn)和產(chǎn)能異地置換過渡過程中的生產(chǎn)順行提供了有力支撐。