淺談鋼鐵廠總平面設計

周海嬰

[摘要]隨著時代的發展,工藝的不斷改進及采用體現物料流動最小功原理的連續貫通型的總平面布置形式,現代化的鋼鐵廠總平面布置更科學、更合理并節省了寶貴的土地。

[關鍵詞]鋼鐵工業 總平面布置 物料流動最小功原理 聯合集中布置 運輸方式 改擴建的鋼鐵廠

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0810117-01

一、概述

鋼鐵工業是最重要的基礎工業,是其他工業發展的物質基礎。許多國家都把發展鋼鐵工業放在十分重要的地位。鋼鐵工業是一個龐大的物質生產部門。從礦石的開采,將礦石熔煉成生鐵,將生鐵煉成鋼,將鋼軋制成各種形狀規格的鋼材,是一個十分復雜的生產過程。

鋼鐵工業建設最大的特點是用地面積大,每生產一噸鋼鐵一般需要2.0m2/t～1.0m2/t的用地。而我國人口多,可耕地面積少,因此做好鋼鐵企業總平面布置工作,合理利用土地尤為重要。

二、鋼鐵廠總平面布置設計的特點

1.體現物料流動最小功原理的連續貫通型的總平面布置形式被廣泛采用。例如,煉鋼、連鑄、熱軋鋼板和冷軋鋼板等車間實現了聯合集中布置,鋼水從煉鋼車間內部經過跨送至連鑄車間,連鑄坯采用輥道運至熱軋車間,熱軋卷采用鏈帶送至冷軋鋼板車間。這些連續運輸設備就能把這幾個車間聯合集中布置在一起。在生產上達到連鑄、連軋,實行連續自動化生產,在布置上節約了用地,縮短了動力管線長度,取得了綜合的經濟效益和社會效益。

2.采用新工藝。例如,采用煉鋼連鑄工藝,很大程度上壓縮了模鑄工藝所需廠房、設施的占地,使煉鋼主廠房和軋鋼主廠房有條件實現聯合布置,總圖布置更加緊湊,節約了煉鋼和軋鋼區域用地。

3.鋼鐵工業的規模有越來越向大型化方向發展的趨向。我國現階段正在進行結構調整、淘汰落后工藝和設備,降低能耗和生產成本,改善環保,提高市場競爭力。如在五十年代末,我國所建的最大高爐容積只有1500立方米,最大的鋼鐵聯合企業建成規模也只有100～300萬噸/年。而現在我國擁有的最大高爐容量為寶鋼股份有限公司的IBF,其有效容積為4300m3,近日,位于曹妃甸的京唐鋼鐵廠容積為5500m3煉鐵高爐已投入生產。一般說來,擴大企業的規模,采用工藝先進的大型設備,有利于提高勞動生產率,節約原材料與燃料動力的單位消耗,降低生產成本,減少單位產品的平均投資,有效地降低鋼鐵廠單位占地面積和總占地面積。

4.總圖布置理念和運輸方式的變化。六十年代以前,我國鋼鐵廠總圖布置和運輸方式基本上套用前蘇聯鋼鐵廠的模式,其典型布置為平行串并聯布置和人字形布置,廠內運輸以鐵路運輸為主。廠內大量鐵路造成總圖布置上不可避免地產生三角形的空隙地帶,很難布置緊湊,用地面積較大。七十年代以后,計算機過程控制技術大量地應用于鋼鐵廠,生產實現連續化和自動化,車間不斷集中和合并,與這相應的連續運輸方式——帶式機、輥道、管道等,逐步替代了鐵路,綜合運輸結構開始形成。隨之而來的是體現物料流動最小功原理的連續貫通型的總平面布置形式被廣泛采用,逐步實施與主體生產設施裝備水平相適應的現代化搬運技術——運輸自動化。

三、鋼鐵廠總平面設計

(一)設計思想

1.要有總體觀點。對全廠設施的布置,要從全局出發,全面地辯證地對待各種要求。按照全廠物流、人流、能源流、信息流等布置各個場地內建構筑物、鐵路、道路、管線等,不僅要求局部合理,還要求整體或全局合理。

2.改擴建的鋼鐵廠設計要有較強的時間性,也就是動態總圖設計。企業的發展是隨著時間的推移而變化的,所以設計時間不能只有空間觀念,還應把握時間進程。以往總平面設計以設定的規模、產品和建設年限為設計目標,把總平面布置圖看成是靜止的、不大容易改變的。鋼鐵企業的改建擴建是我國今后相當長時間內發展鋼鐵工業的主要途徑。在企業改擴建過程中,工廠布置的技術改造隨著工廠各個設施的改造而經歷較長的過程,在這一時段內,工廠布置始終是變化著的,這就要求總平面設計人員要有較強的時間觀念,因此,總平面設計不僅要考慮終極目標,同時也要研究到達最終目標前各階段建設的工廠布置,調整不合理的改造計劃程序,使各階段的工廠布置都處于最佳狀態。隨著市場經濟的發展,企業在質量、品種、消耗和產量方面做出調整的同時,工廠布置也要隨之不斷調整,掌握時間,滾動向前,這就是動態總圖設計的要求。

(二)舊廠的改建、擴建

舊廠的生產設備比較陳舊,生產工藝比較落后,工廠的總平面布置缺乏合理的規劃和系統的布置。車間建筑物和附屬設施的布局擁擠凌亂,物料搬運交叉迂回。在這種情況下,進行改建擴建,首先要調整理順全廠總平面布置系統,改善主要生產車間和附屬設施的布局,使生產流程和物料流向符合鋼鐵生產工藝的要求。在對廠區場地不夠、廠內外運輸系統能力不足、生產流程和物流不順等相關問題進行分析的基礎上,做出各個局部的布置方案,從技術經濟等方面比較,評價其優缺點,綜合成一個科學的全廠總平面布置方案。既要合理利用現有建構筑物和運輸設施,又要使生產系統符合工藝流程達到先進水平;既要使現有的生產能力不降低,保持工廠當前的效益,又要達到擴大生產規模、增加品種、提高質量的目的。

在改建、擴建工程的實施中,遇到的主要困難是廠區用地不夠。因為要求不影響現有的生產力,對現有的廠房設施、運輸線路、動力管網,不能隨意拆遷。需要認真研究,采取措施,騰出用地。

(三)新廠的擴建

新建鋼鐵廠在前期設計時,已按照最大規模,分期建設的要求,進行規劃。總平面布置是按分期建設形成幾個系統布置,每個系統從燒結、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼形成完整的生產力,達到基本平衡。各個生產系統可以單獨生產,也可以各系統調劑,形成全廠的總體生產流程。總平面布置將各車間向同一方向平行預留發展,分期擴建,工廠規模逐漸擴大。有了總體規劃和全廠總平面布置,分期建設時,可以按照總體布置實施,不至于出現場地面積不夠、運輸線路交叉等問題,施工對生產的影響也可以減少到最小。

四、結束語

多年來的設計工作實踐,使我們進一步明確生產工藝和物料流程是總平面設計的主要依據,當前生產技術的更新,先進運輸設備的開發,改變了生產工藝運輸流程,形成了鋼鐵廠的連續化生產線,提高了生產效率,節約了用地,給企業帶來了較大的經濟效益。

參考文獻:

[1]丁澤洲,鋼鐵廠總平面設計,北京冶金工業出版社,1998.