重鋼鐵水“一罐制”技術創(chuàng)新
2012-05-22 09:48:49
鐵-鋼界面“一罐制”技術，是指直接采用煉鋼鐵水罐運輸鐵水，將鐵水的承接、運輸、緩沖貯存、預處理、兌鐵、容器快速周轉及鐵水保溫等功能集成為一體的技術。它是鐵-鋼界面技術新要求中對減少過程溫降、降低環(huán)境污染的最佳詮釋，是在社會、經(jīng)濟發(fā)展新形勢下節(jié)能減排的首要選擇。目前，已經(jīng)投運的鐵-鋼界面“一罐制”技術，主要為鐵路（沙鋼）和公路“一罐制”技術。
重鋼以環(huán)保搬遷為出發(fā)點，結合自身實際，創(chuàng)造性的開發(fā)了“平車+吊車”的“一罐制”技術，下稱重鋼“一罐制”技術。該系統(tǒng)投用兩年多以來，很好地解決了“一罐制”技術在設備運行可靠、鐵水計量準確、鐵鋼系統(tǒng)匹配、生產(chǎn)信息通暢、罐車故障防止等方面的技術短板，為新區(qū)的生產(chǎn)順行提供了堅實的保障，為環(huán)保搬遷一期工程的順利實現(xiàn)書寫了濃墨重彩的一筆。
1、重鋼“一罐制”技術的構成及特點
1.1重鋼“一罐制”的構成
重鋼“一罐制”新技術以高爐與轉爐中心線平行的“工”字形布置為特征，以平車和吊車為主要運輸設備（見圖1），以“鐵包跟蹤系統(tǒng)”和“一罐制”信息化管理模塊為基礎信息系統(tǒng)，其工藝流程如圖2所示。
圖1：重鋼平車+吊車的“一罐制”運輸模式
圖2：重鋼“一罐制”工藝流程圖
1.2 重鋼“一罐制”的特點
圖3為重鋼“一罐制”平面布置圖，其主要工藝特點有：
①高爐中心線與轉爐中心線平行，兩爐中心線與鐵水過跨線成“工”字形，兩爐中心線僅360m，實現(xiàn)了最緊湊布置，為鋼鐵生產(chǎn)連續(xù)化創(chuàng)造了最佳條件。
②用平車、吊車代替鐵路和機車完成鐵水轉運及高爐擺罐，可實現(xiàn)紅罐周轉，獲得更多鐵水物理熱和低成本運行。
③鐵水轉入線位于轉爐冶煉跨中心，可實現(xiàn)鐵水由中往兩側，廢鋼由兩側往中的最佳物流，為在同跨實現(xiàn)“雙聯(lián)”（脫磷、脫碳）工藝創(chuàng)造了絕好條件。
④鐵水脫硫站緊靠高爐。鐵水脫硫站布置在鐵水轉運跨東側1號、2號高爐之間，改變了脫硫站緊靠煉鋼轉爐的傳統(tǒng)布置，大大優(yōu)化煉鋼加料跨工藝布置，解放了煉鋼吊車能力，為提高煉鋼能力、生產(chǎn)效率創(chuàng)造了條件。
⑤通過 “鐵水包跟蹤系統(tǒng)”和“一罐制”信息化管理模塊，可實現(xiàn)鐵鋼工藝的良好匹配（溫度、裝準、時間節(jié)奏、鐵水質量等）。
2、重鋼“一罐制”技術的管理與應用
2.1 鐵包跟蹤系統(tǒng)
該系統(tǒng)包含了出鐵出鋼計劃、鐵包計量、鐵包維修、在線作業(yè)調度以及異常情況信息反饋等在內的13項內容。自2009年12月25日上線運行后，對鐵包的實際狀態(tài)信息實行了“縱向到底，橫向到邊”的管理，實現(xiàn)了對鐵包的全線跟蹤和有效管理，提高了鐵-鋼界面的精細化管理水平。
2.2 “一罐制”信息化管理及統(tǒng)計分析系統(tǒng)
以圍繞鐵水罐運轉的各個節(jié)點形成閉路循環(huán)為指導思想，開發(fā)了“一罐制”信息化管理模塊。信息化模塊包含鐵包在運行過程中：高爐爐下→脫硫→轉爐兌鐵→返回高爐爐下的每個工序的時點，及其對應的溫度、重量、質量等134個字段信息，有效地實現(xiàn)了從鐵水到鋼水直到鑄坯的信息銜接。
以鐵包跟蹤系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)為支撐，確保了鐵水罐和鐵水信息傳遞準確、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析準確及時，有效地指導了操作改進，促進了鐵水罐的快速周轉和鐵水兌入量的準確控制。
2.3 “一罐制”運行模型
重鋼“一罐制”技術在實現(xiàn)流程高效化、生產(chǎn)低成本的同時，也為生產(chǎn)組織帶來了極大的困難。由于“一罐制”新工藝的核心是高爐出鐵、鐵水運輸、鐵水脫硫及向轉爐兌鐵，均使用同一個鐵水罐，中途不倒罐。因此，鐵-鋼界面運行是否順暢的關鍵就在于鐵水罐的運行管理，既保證高爐放鐵的擺罐需求，滿足煉鋼連續(xù)生產(chǎn)的適度鐵水屯積量，又要保證在異常情況下鐵水罐能得到快速處置，避免凍罐事故的發(fā)生。從而實現(xiàn)煉鐵、煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏的良好匹配，避免二者之間的相互制約、相互影響。
通過投產(chǎn)以來的探索運行，在分析總結多次人工處置的經(jīng)驗教訓基礎上，首先編制了靜態(tài)《“一罐制”鐵水包運行管理制度》。這在實際運用中雖對生產(chǎn)組織有一定的指導作用，但在異常情況下，鐵-鋼界面生產(chǎn)的機動性較差。為解決這一問題，生產(chǎn)指揮中心又潛心研究了鐵-鋼界面“一罐制”技術關鍵點的控制方案和難點解決辦法，以理論計算分析為依據(jù)，建立了 “一罐制”運行模型。經(jīng)反復的實踐檢驗，該模型已完全能夠正確指導鐵-鋼界面的正常生產(chǎn)組織、異常情況處置和檢修計劃的實施。
3、實施效果
對重鋼“一罐制”技術投用以來的鐵水出準、裝準率、溫度合格率、鐵水罐運行時間與鐵水溫降、高爐休風情況以及生產(chǎn)事故等數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。
3.1 鐵水出準和裝準率、溫度合格率
根據(jù)轉爐對鐵水重量的需求，一方面每罐鐵水的出準目標值按煉鋼需求+1t來控制；另一方面為確保鐵水罐裝鐵安全，其裝鐵量上限采用電子秤計重和鐵水液面凈空高度來控制。由圖4可知，目前鐵水出準率達到約95%，煉鋼轉爐鐵水裝準率達到75%以上，基本滿足了煉鋼轉爐對鐵水裝準率的要求。
圖4：鐵水出準率、裝準率、溫度合格率統(tǒng)計
3.2 鐵水罐運行時間與鐵水溫降
采用紅外線測溫槍測鐵水罐罐襯溫度，用快速測溫熱電偶測鐵水溫度。表1是2010年和2012年1月對新區(qū)50、40個罐次的鐵水溫降跟蹤測量結果。2012年鐵水罐運行時間與鐵水溫降的結果如圖5所示。
表1：2010年和2012年鐵水溫降跟蹤測量表
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時間
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鐵水溫度
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高爐出鐵流股
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進KR脫硫站
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出KR脫硫站
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兌入轉爐前
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2010
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溫度變化，℃
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1535-1428
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1439-1324
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1428-1290
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1387-1238
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平均溫度，℃
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1484
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1397
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1364
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1327
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2012
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溫度變化，℃
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1536-1478
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1437-1352
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1402-1311
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1372-1290
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平均溫度，℃
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1506
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1392
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1357
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1338
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圖5：2012年鐵水溫降時間曲線
隨著高爐的日益順行和重鋼“一罐制”技術的不斷完善，至2012年1月入轉爐鐵水溫度顯著提高，鐵水溫降主要集中在高爐出鐵過程，占整個鐵水溫降的68.5%，其余各工序鐵水溫度波動小、溫度控制穩(wěn)定。
表2分別對1、2、3座高爐生產(chǎn)時，“一罐制”運行溫度進行了統(tǒng)計。結果表明，不同階段的轉爐兌鐵水溫度穩(wěn)定在1325℃，這與2011年老區(qū)非“一罐制”的1270℃相比，溫度提高了50℃以上。
表2：不同階段“一罐制”運行溫度統(tǒng)計表
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項目
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測量點
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高爐出鐵
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進KR脫硫站
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出KR脫硫站
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轉爐兌鐵
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1座高爐
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鐵水溫度，℃
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1301-1499
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1180-1465
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1180-1457
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1115-1437
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平均溫度，℃
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1429
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1385
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1351
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1329
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2座高爐
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鐵水溫度，℃
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1300-1499
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1231-1487
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1035-1458
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1134-1438
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平均溫度，℃
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1419
|
1385
|
1352
|
1327
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3座高爐
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鐵水溫度，℃
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-
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1222-1496
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1159-1448
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1132-1436
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平均溫度，℃
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-
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1383
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1349
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1326
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3.3 高爐休風、慢風率
重鋼長壽新區(qū)是新建廠，系統(tǒng)獨立，煉鐵、煉鋼及軋鋼等工序先后經(jīng)歷了單線、雙線和三線生產(chǎn)過程。其2011年高爐休、慢風情況如表3所示。由此可知，煉鋼對高爐的影響極小，煉鐵基本實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行。
表3：2011年高爐休、慢風情況表
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項目
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休風（慢風）總時間，min
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總休風（慢風）率，%
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因煉鋼故障休風（慢風）時間，min
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因煉鋼故障休風（慢風）比例，%
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休風
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55935
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4.40%
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2382
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0.17%
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慢風
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42680
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3.34%
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0
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0
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3.4 煉鋼工序生產(chǎn)情況
經(jīng)過重鋼“一罐制”技術攻關，2011年連鑄連澆爐數(shù)達到14.26爐，單中包壽命12.76爐，因煉鐵異常造成連鑄非計劃斷澆次數(shù)為0，全年累計鋼鐵料消耗1083.4kg/t，達到并優(yōu)于設計要求。
2011年生產(chǎn)包括特優(yōu)碳結鋼和低合金鋼在內的8大品種鋼累計約450萬t，其中2011年生產(chǎn)取向硅鋼6924t，E40、E47高強船板9067t。轉爐終點氧含量控制穩(wěn)定，平均終點氧含量≤ 900ppm的比例達87.7%。
3.5 經(jīng)濟效益
溫降效益
2011年運行經(jīng)濟效益=年產(chǎn)量ד一罐制”與“非一罐制”兌鐵水溫度差×噸鋼每度鐵水溫度效益即：453.4717萬t×（1327-1270）度×0.10元/t·度=2585（萬元）。
來源：重鋼，鐵諾咨詢
