提升轉(zhuǎn)爐爐役期間鐵水消化能力的實踐

許 建

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照276800）

1 前 言

轉(zhuǎn)爐是煉鋼生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的設(shè)備，轉(zhuǎn)爐爐役大修是煉鋼生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，其爐役檢修工期長，爐役期間整體產(chǎn)線生產(chǎn)較為脆弱，正常的鐵鋼平衡狀態(tài)被打破，鐵水不能被轉(zhuǎn)爐完全消化，直接影響到企業(yè)經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。因此如何通過高水平的生產(chǎn)組織模式，優(yōu)化工藝流程，加快煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，降低工序成本，減少煉鋼過程的損耗和能耗，實現(xiàn)利益的最大化已經(jīng)成為公司面臨的重要問題。為保證爐役期間公司生產(chǎn)組織安全穩(wěn)定和鐵鋼平衡，山鋼日照公司系統(tǒng)地分析研究了1座轉(zhuǎn)爐爐役時，影響3 座轉(zhuǎn)爐消化鐵水能力的因素，并制定了一系列優(yōu)化措施，基本實現(xiàn)了鐵鋼界面的安全、均衡生產(chǎn)。

2 生產(chǎn)狀況及存在的問題

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

山鋼集團日照有限公司一期設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)872萬t合格鋼水，850萬t合格鑄坯，主要設(shè)備有2座5 100 m3高爐、4座210 t轉(zhuǎn)爐、5臺連鑄機。4座轉(zhuǎn)爐分成兩組布置，即2 個轉(zhuǎn)爐分為一組，鐵水從中間進入加料跨，廢鋼從兩端進入加料跨，有利于高效生產(chǎn)。轉(zhuǎn)爐爐役模式采用4 座轉(zhuǎn)爐輪流交替的方式進行爐役，以保證最大限度地消化鐵水。

按照當(dāng)前水平，目前高爐鐵水按每罐198 t 出鐵，平均每罐出鐵時間為25.3 min，2座高爐每天大約產(chǎn)生114罐鐵水，轉(zhuǎn)爐平均周期為40 min，理論計算單座轉(zhuǎn)爐每天最多消化36罐鐵水。正常生產(chǎn)期間，轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力與高爐的出鐵能力基本持平。轉(zhuǎn)爐爐役期間，3座轉(zhuǎn)爐最多消化108罐鐵水，單日至少會有6罐富余鐵水到鑄鐵機進行鑄鐵，整個爐役期間（按12 d計算）將鑄鐵72罐?？紤]到轉(zhuǎn)爐受鋼種、檢修、更換出鋼口、更換出鋼口滑板、補爐、清爐口、清爐坑等常規(guī)作業(yè)影響，實際上3 座轉(zhuǎn)爐單日消化能力在100～104罐，單日鑄鐵10～14罐，鑄鐵機超負荷作業(yè)，嚴重時會造成高爐被迫提前堵口，減風(fēng)乃至休風(fēng)，打亂生產(chǎn)節(jié)奏，對整個公司生產(chǎn)系統(tǒng)帶來很大的隱患，不利于降本增效。

2.2 存在的問題

2.2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉周期過長

冶煉周期受鋼種的影響小、波動小，精煉周期主要與精煉工藝有關(guān)，澆注時間受規(guī)格、拉速等影響［1］。3 座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)時，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力小于高爐出鐵能力，同時小于精煉及連鑄總的生產(chǎn)能力，因此，轉(zhuǎn)爐成為生產(chǎn)組織的主要限制性環(huán)節(jié)。目前轉(zhuǎn)爐冶煉周期在38～43 min，平均40 min，時間明顯偏長。另外，轉(zhuǎn)爐檢修、更換出鋼口或出鋼口滑板、補爐、清爐口、清爐坑等常見作業(yè)，時間不固定、偏長且頻繁，一定程度上影響著生產(chǎn)節(jié)奏。

2.2.2 鐵包維護及吊重配空作業(yè)效率低

鐵包維護不及時導(dǎo)致可用空包數(shù)量不足，若煉鋼壓重罐較多，會影響高爐的正常生產(chǎn)；若包口清渣不及時，導(dǎo)致KR 無法處理、轉(zhuǎn)爐裝鐵不凈，同樣影響生產(chǎn)節(jié)奏。鐵包吊重配空作業(yè)時間偏長，影響KR處理及轉(zhuǎn)爐吹煉效率。

2.2.3 出鐵量偏差大或鐵水入爐溫度低

高爐出鐵量偏差大，需要重回高爐重補鐵水；或者裝入轉(zhuǎn)爐后二次補鐵水，從而增加了天車的負擔(dān)，影響生產(chǎn)節(jié)奏。若高爐出鐵溫度低，或者鐵水到達煉鋼區(qū)域后長時間沒有進入KR 處理，保溫措施不當(dāng)，導(dǎo)致鐵水溫度低，鐵罐粘貼嚴重，造成兌入轉(zhuǎn)爐的鐵水不足，需要二次補鐵水，不僅增加了轉(zhuǎn)爐周期，還降低了天車的作業(yè)效率。

2.2.4 計劃編排欠合理

煉鋼生產(chǎn)作業(yè)計劃和調(diào)度是生產(chǎn)組織的關(guān)鍵，合理的生產(chǎn)作業(yè)計劃可以降低物耗與能耗成本、增加收益、穩(wěn)定質(zhì)量，并能保障生產(chǎn)運行穩(wěn)定順行高效。因訂單結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在大量小批量訂單，組爐組澆存在困難。澆次短，鋼種復(fù)雜多樣，不利于計劃排產(chǎn)，鑄機更換澆次頻繁，作業(yè)率降低，造成鑄機消化鋼水能力受到一定程度的限制。

3 生產(chǎn)組織優(yōu)化

3.1 縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期

以轉(zhuǎn)爐為中心，強化操作水平，加強工序間信息傳遞與配合，確保轉(zhuǎn)爐做到“六不等”，即不等計劃及成分、不等廢鋼、不等鐵水、不等鋼包、不等渣罐、不等合金輔料。

在鐵水成分與所煉鋼種確定后，提高轉(zhuǎn)爐供氧強度幾乎可以成比例地縮短每爐鋼的供氧時間［2］。根據(jù)原料狀況、冶煉鋼種、爐容比、噴濺情況、轉(zhuǎn)爐排煙能力等實際條件適當(dāng)增加供氧強度，縮短每爐的供氧時間至14～15 min?？刂蒲b廢鋼、裝鐵水的時間在4 min以內(nèi)；等待及補吹的時間控制在3 min以內(nèi)；其他時間不超過1 min。

通過以上措施，把轉(zhuǎn)爐冶煉周期控制在35±1 min，建立單爐單機匹配生產(chǎn)組織模式。冶煉周期縮短5±1 min，單日冶煉爐數(shù)較之前可以增加4～8爐。

3.2 調(diào)整鐵水裝入量

總裝入量按照250 t 組織，其中鐵水按照每爐205 t 要求控制，比爐役之前提高7 t。若每罐鐵水提高到205 t，平均出鐵時間為26.2 min，2座高爐每天大約產(chǎn)生110 罐鐵水，較調(diào)整前每天少出4 罐。廢鋼按照45 t左右裝入，增加重型廢鋼及鐵塊的配比，防止裝爐時卡廢鋼而延長冶煉周期。

3.3 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐→精煉→鑄機生產(chǎn)模式

加強生產(chǎn)過程控制和優(yōu)化，減少工藝停機時間，增加鐵水消化能力。3座轉(zhuǎn)爐連續(xù)生產(chǎn)，根據(jù)所生產(chǎn)鋼種及對應(yīng)的工藝路線，合理優(yōu)化精煉設(shè)備使用，滿足轉(zhuǎn)爐→精煉→連鑄機的合理搭配。提高CAS 直上、LF 單聯(lián)或 RH 單聯(lián)工藝路線比例，降低LF+RH雙聯(lián)工藝路線比例，提高生產(chǎn)節(jié)奏。鑄機澆次間組織中間包快換，換澆次時間≯1.5 h。

3.4 爐役期間訂單結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)計劃安排

結(jié)合各個產(chǎn)線生產(chǎn)能力、庫房儲存能力及物流運輸情況，為保障爐役期間穩(wěn)定生產(chǎn)和鐵鋼軋平衡，對影響生產(chǎn)節(jié)奏訂單進行優(yōu)化調(diào)整。1）安排以普通鋼種為主，鑄機生產(chǎn)盡量安排1#、2#鑄機同開，生產(chǎn)斷面不低于1 300 mm，不高于1 510 mm，按單爐對單機進行組織，鑄機生產(chǎn)盡量安排長澆次，每個澆次不低于 20 爐，3#、4#、5#鑄機澆次爐數(shù)靈活控制，保1#、2#主力鑄機生產(chǎn)；2）低P、合金量非常大的鋼種盡量少生產(chǎn)；3）品種鋼短澆次避免生產(chǎn)；4）所有鑄機澆次都按最長爐次排產(chǎn)（結(jié)合訂單），減少換澆次影響。

3.5 嚴格執(zhí)行標準化作業(yè)

轉(zhuǎn)爐更換出鋼口時機安排在鑄機換澆次時間期間，每天最多更換一個出鋼口，更換時間不超過90 min。轉(zhuǎn)爐更換滑板前煉鋼作業(yè)區(qū)提前2爐通知調(diào)度室，調(diào)度室調(diào)整生產(chǎn)節(jié)奏安排更換，特殊情況可以安排提前2 爐或推后1 爐鋼更換；更換滑板時間不超過10 min，更換滑板加內(nèi)水口時間≤15 min。

優(yōu)化濺渣護爐工藝和爐底砌筑工藝，減少補爐次數(shù)，使冶煉生產(chǎn)均衡、穩(wěn)定［3］。根據(jù)實際情況，補爐時間控制在30～50 min，若換出鋼口該爐補爐取消。清爐口、清爐坑分別控制在10 min 以內(nèi)，單日單座轉(zhuǎn)爐最多安排2 次清爐口、清爐坑作業(yè)；單日單座轉(zhuǎn)爐最多安排3次更換出鋼口滑板；清理氧槍作業(yè)安排在吹煉結(jié)束至出鋼結(jié)束之間，避免延誤濺渣護爐從而延長轉(zhuǎn)爐冶煉周期。

3.6 提高鐵包維護及吊重配空作業(yè)效率

爐役期間，鐵水罐可用數(shù)量不低于30個，鐵水車16個全部具備上線條件。及時清理鐵水罐小罐口，具備正常鑄鐵條件，能夠在30 min 內(nèi)完成上線運行。

3.7 加強設(shè)備管理

爐役期間做好設(shè)備運行監(jiān)控，保持設(shè)備狀態(tài)、工藝參數(shù)良好受控，同時加強設(shè)備日常點檢工作，發(fā)現(xiàn)問題及時排除，杜絕存在安全隱患的設(shè)備帶病作業(yè)。對于故障，堅持“四快”原則，即反應(yīng)快、到位快、判斷快、處理快，及時反饋，以便總體平衡和協(xié)調(diào)。爐役期間，其他轉(zhuǎn)爐、連鑄機必須保證滿足生產(chǎn)所有鋼種，并且備品備件充足，確保爐役期間連續(xù)生產(chǎn)。

3.8 爐役期間檢修組織

1#、2#連鑄機為雙流板坯連鑄機，平均每包鋼水澆注時間為30 min；3#、4#、5#連鑄機為雙流板坯連鑄機，平均每包鋼水澆注時間為60 min。轉(zhuǎn)爐檢修時，可安排 1#、2#鑄機中的1 臺進行檢修，3#、4#、5#鑄機不安排檢修；轉(zhuǎn)爐不檢修時，1#、2#鑄機不安排檢修，可安排3#、4#、5#鑄機中的1臺進行檢修；連續(xù)3 d內(nèi)只能安排1座轉(zhuǎn)爐檢修；每座轉(zhuǎn)爐檢修時間不超過10 h，力爭控制6 h以內(nèi)；單座轉(zhuǎn)爐檢修周期不低于8 d，目標10 d以上。

4 實踐效果

2020年3月煉鋼 3#轉(zhuǎn)爐進行了為期 12 d 的爐役。經(jīng)過生產(chǎn)組織優(yōu)化，減輕了鑄鐵量，煉鋼消化鐵水能力提升效果顯著。優(yōu)化前后效果對比見表1。由表1 可以看出，生產(chǎn)組織優(yōu)化后單日平均鑄鐵大大降低，保障了高爐穩(wěn)定順行以及煉鋼的安全生產(chǎn)，保持了鐵鋼界面平衡。

表1 生產(chǎn)組織優(yōu)化后效果對比 罐

爐役期間，3 座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)是一種快節(jié)奏組織模式，為今后非爐役期間轉(zhuǎn)爐實行“3+1”模式生產(chǎn)提供了可靠的實踐效果。轉(zhuǎn)爐“3+1”模式是指正常情況下，3 座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，另1 座轉(zhuǎn)爐進行備用，不僅可以提高生產(chǎn)節(jié)奏，正常生產(chǎn)時還可以對轉(zhuǎn)爐進行消缺保養(yǎng)，提高了生產(chǎn)效率及設(shè)備故障下的生產(chǎn)應(yīng)急能力。

5 結(jié) 語

爐役期間，生產(chǎn)組織優(yōu)化后，煉鋼單日消化鐵水能力提升明顯，基本與出鐵能力持平；單日鑄鐵量降低顯著，基本可以實現(xiàn)鐵鋼界面平衡?？梢酝茝V轉(zhuǎn)爐“3+1”模式生產(chǎn)組織方式，提高生產(chǎn)效率及事故突發(fā)狀態(tài)下的應(yīng)急能力。