鋼鐵廠“一罐到底”的鐵水運輸研究

王海濤 謝 迪

1.“一罐到底”鐵水運輸的必要性

當今全球鋼鐵企業的生產規模日益擴大，市場競爭越來越殘酷，但優質產品依舊是決定鋼鐵企業市場競爭力的關鍵因素。同樣，企業在生產過程中的低能耗、低排放也越發成為鋼鐵企業乃至社會關注的焦點，特別是企業的單位產品所耗費的運輸成本，成為鋼鐵企業產品能否在市場上有競爭力的另一個關鍵因素。

在這種背景下，“一罐到底”鐵水運輸也就隨著時代的需求，脫穎而出。 “一罐到底”鐵水運輸由于鐵鋼界面銜接緊湊、運營成本低、能耗低、排放量少等優點，近年來在鋼鐵企業中得到越來越多的應用。

2.“一罐到底”鐵水運輸的優點

以往鋼鐵廠大多采用傳統的鐵水運輸，即采用魚雷罐或鐵水罐作為鐵水承載容器并依靠鐵路運輸鐵水，此種方式安全可靠、操作靈活、機動性好、運營穩定，但鐵、鋼界面銜接不緊湊，鐵水在從高爐至轉爐的運輸過程中，工藝環節多，倒罐次數多，導致生產過程中鐵水溫降大、燃料消耗多、粉塵排放多等不利因素，從而無法滿足鋼鐵企業對低成本、高效益、低能耗、低排放的需求。

鐵水采用“一罐到底”的運輸方式是指采用煉鋼工藝的鐵水罐（鐵水包）作為鐵水運輸中的鐵水承載容器，將高爐鐵水的承接、運輸、預處理、向轉爐兌鐵等幾大功能集為一體，實現多環節的短界面銜接，從而取消煉鋼車間的倒罐坑，減少一次鐵水倒包作業工序，具有縮短工藝流程、緊湊總圖布置、節省建設用地、降低運輸成本、減少粉塵排放等特點，從而在鋼鐵廠的生產過程中產生最大經濟效益。

2.1 縮短工藝流程，加快生產節奏，提高作業效率

“一罐到底”的運輸方式是采用煉鋼工藝的鐵水罐（鐵水包）取代了傳統的魚雷罐或鐵水罐作為鐵水承載容器，相應的鐵水在煉鋼車間內的倒罐工序也就隨之取消，從而也取消了煉鋼車間的倒罐站，使生產工藝流程更加簡化，煉鋼車間內部工藝設施布置也更加緊湊。煉鋼加料的天車吊運鐵水高度可減少約10m，若按天車主鉤平均運行速度為8m/min計算，天車吊運一次鐵水罐的作業時間可節省2.5min。如此可減少天車的占用時間，加快煉鋼車間的生產節奏，提高生產作業效率。

2.2 減少鐵水溫降，降低能耗，有利于“三脫”處理

根據日本某鋼鐵廠和上海某鋼鐵廠的多年生產經驗，鐵水倒包作業一次，鐵水溫降約20℃-30℃。而“一罐到底”的運輸方式避免了鐵水的倒罐，也就相應減少了鐵水溫降。鐵水溫度越高，越有利于鐵水的脫硫預處理及扒渣作業；對于鐵水“三脫預處理”的轉爐雙聯冶煉工藝而言，也有利于多加廢鋼，降低鐵耗，節約能源。

2.3 取消鐵水倒罐，減少粉塵排放，有利環保

鐵水倒罐一次，會產生大量的粉塵排放，需要增加除塵器、增大除塵風機能力，才能滿足環保要求，這些都會增加煉鋼廠日常作業的成本?！耙还薜降住钡倪\輸方式因取消了鐵水倒罐，也避免了與之有關的粉塵排放，降低了日常生產對環境的污染。

3.“一罐到底”鐵水運輸的建設投資與運營效益分析

2007年，曾以國內某鋼鐵企業擬建煉鋼及煉鐵項目為案例（建設方案：2×5000m3高爐，2×300t轉爐煉鋼連鑄車間，鐵水采用鐵路運輸方式)，經過調研分析后，采用“一罐到底”的鐵水運輸，煉鋼廠建設及總圖運輸設施投資費用減少約8250萬元，而煉鐵廠建設投資費用需增加約14000萬元，整個項目總共增加建設投資約5750萬元。而在生產運營中，煉鋼廠每年可降低生產成本約3900萬元,扣減因增加了鐵水罐（鐵水包）的耐火材料損耗及煉鐵廠上料皮帶的耗電約600萬元，全年可降低生產成本約3600萬元。

3.1 “一罐到底”鐵水運輸的建設投資分析

3.1.1 對總圖運輸投資的影響

“一罐到底”鐵水運輸對總圖運輸設施的影響，主要是用300噸鐵水包車代替了320噸魚雷罐車來運輸鐵水。經計算，為滿足生產運輸的鐵水調度需求，需320噸魚雷罐35臺，總投資約13650萬元（含魚雷罐耐火材料費用）。而改為300噸鐵水包車后，則需要35輛鐵水包車和40個鐵水包，總計投資約10300萬元，比使用魚雷罐車節省投資約3250萬元。

3.1.2 對煉鋼廠投資的影響

“一罐到底”鐵水運輸，因為采用煉鋼工藝的鐵水罐（鐵水包）作為鐵水運輸中的鐵水承載容器，從而減少了工藝生產環節，避免了多次倒罐。由于取消了煉鋼車間的倒罐坑、倒罐站除塵、鐵水稱量車等配套設施，節省建設投資約5000萬元（含設備、供配電、管道及土建等費用）。

3.1.3 對煉鐵廠投資的影響

因為煉鋼工藝的鐵水罐（鐵水包）的尺寸大于魚雷罐車或鐵水罐車，導致煉鐵廠的高爐平臺需抬高、加寬，以滿足水罐（鐵水包）的超高、超寬的要求，從而導致煉鐵廠的建設投資增加約14000萬元。主要原因如下：

（1）爐體系統：需要將出鐵口抬高，相應增加高爐基礎、框架、爐殼部分投資。

（2）出鐵場系統：出鐵場抬高及出鐵場面積增加導致渣鐵溝延長、吊車跨度增大、擺動流槽加長、出鐵場保護板增加等，相應的出鐵場的土建建設費用也增加。

（3）上料系統：主皮帶機機頭輪抬高，導致主皮帶機長度及皮帶通廊增加。

（4）粗煤氣系統：出鐵場抬高后，煤氣上升和下降管也相應增加長度。

3.2 “一罐到底”鐵水運輸的運營效益分析

根據技術統計與數據分析，“一罐到底”鐵水運輸主要是降低煉鋼車間的日常生產運營費用。按2×300噸轉爐煉鋼連鑄車間全年生產連鑄坯950萬噸計算，因為減少了倒罐次數，從而減少了溫降、降低了電耗等，全年可降低生產運營費用約3900萬元；但因增加了鐵水罐（鐵水包）的耐火材料損耗及煉鐵廠上料皮帶的耗電量約600萬元。最終，全年可降低生產運營費用約3300萬元。

3.2.1 鐵水溫降減少，能耗降低

若按鐵水溫降25℃計算，折合轉爐噸鋼降低鐵耗約12.5kg，折合標煤4430kg（按每噸鐵水能耗354.3kg標煤計算）。若按全年生產鋼水975萬噸計算，則可降低鐵耗約121875噸，全年折合節約能源約43180噸標煤，折成煉焦煤后價值約3331萬元/年。

3.2.2 倒罐次數減少，電耗減少

取消倒罐坑后，相應的倒罐站除塵、倒罐站坑內鐵水車行走、魚雷罐傾翻等日常作業用電均全部取消，每年可節約用電約為995萬度。按0.6元/度計算，每年可節省電費約597萬元。

倒罐站除塵用電。取消倒罐站后，與之配套的倒罐站除塵器也隨之取消。若按倒罐站除塵系統總風量為960000m3/h計算，采用低壓脈沖布袋除塵器，電機功率為2400Kw/1000V,日均工作8小時，年作業350天計算，每年可節省用電約為960萬度。

倒罐站坑內鐵水車行走用電。按倒罐坑內兩臺鐵水稱量車的功率為110Kw，日均往返運行作業95次考慮，每次往運行時間10分鐘，日均工作8小時，年作業350天計算，每年可節省用電約30萬度。

魚雷罐車傾翻用電。320噸魚雷罐傾翻作業功率約為12.5Kw，按日平均作業120次考慮，每次傾翻時間10分鐘，年作業350天計算，每年可節省用電約5.25萬度。

3.2.3 鐵水罐空罐作業，耐火材料增加

由于鐵水罐（鐵水包）要從煉鋼車間返回煉鐵廠，罐內襯磚溫度下降加劇，導致罐內耐火材料損耗增加。經計算噸鋼增加耐火材料消耗約0.4kg，全年增加耐火材料費用約400萬元。

煉鐵廠運營費用。“一罐到底”鐵水運輸主要影響了煉鐵廠的初期建設投資，對日常生產運營的影響主要是由于上料系統抬高，導致主皮帶機及皮帶通廊長度增加，從而增加耗電量。初步計算，年增加耗電費用約200萬元。

4.“一罐到底”鐵水運輸的實際運用分析

4.1 “一罐到底”鐵水運輸在國外的運用實踐

日本JFE京濱鋼鐵廠采用“一罐到底”鐵水運輸方式已有幾十年的實際操作經驗，運行效果良好，生產穩定，效益顯著。

該廠配置了3座300噸轉爐，設計并采用了300噸圓底鐵水包，使鐵水包車的總高度不超過6200mm（包括鐵水包），總寬度不超過4150mm，以滿足降低高爐平臺的高度。為確保鐵水包車運行穩定，鐵水包采用前后支撐，鐵水包車采用平行進入煉鋼廠，鐵路選用了軌距1676mm寬軌。從目前來看，鐵水包車運行安全、高效，未發生傾覆事故。

4.2 “一罐到底”鐵水運輸在國內的運用實踐

江蘇沙鋼鋼鐵廠2005年新建了3座2500m3高爐和3×180噸轉爐煉鋼車間，高爐與轉爐煉鋼車間采用一列式布置，二者最近和最遠相距330m-800m，鐵水罐運輸鐵路絕對長度約1500m。該企業采用“一罐到底”鐵水運輸方式，采用際裝載鐵水達180噸的鐵水敞口罐（罐體尺寸，高×寬×長，6050mm×5600mm×16000mm），鐵水罐不加蓋，煉鋼車間內不設置混鐵爐，在國內均是首創設計和首次使用。

為滿足鐵水運輸的規范要求，高爐出鐵場的平臺結構下沿最低標高設計為7m，鐵口標高也隨之抬高；鐵路間距設計為7m，出鐵場的跨度也相應增大。在高爐出鐵場內配置了連續稱重和雷達液面測量相組合的控制系統，以保證鐵水罐裝載容量滿足煉鋼需求。

由于鐵水供應采用了鐵水罐方式，180t鐵水罐由機車直接從煉鐵車間運至煉鋼車間出鋼跨，用275/60噸吊車將180噸鐵水罐吊運至鐵水脫硫站的脫硫鐵水罐車上，采用鐵水罐頂噴脫硫法進行鐵水脫硫處理。鐵水經過脫硫處理之后，再用275/60噸吊車將鐵水罐吊到轉爐爐前，直接兌入轉爐煉鋼。

2007年，3座高爐鐵水產量達到638萬噸，煉鋼產量達到680萬噸，均超過設計指標。到目前為止，運營情況良好，取得了很好的社會、經濟效果。

5.結束語

“一罐到底”鐵水運輸能解決傳統鋼鐵生產組織中，即以高爐-轉爐為中心的長流程冶煉工藝的流程環節多、生產過程長、能耗高、環境污染等問題，其經濟效益和社會效益顯著，使鋼鐵企業在殘酷的市場競爭中富有競爭力，值得在現代鋼鐵企業中推廣。

參考文獻略