鋼包高效化周轉(zhuǎn)技術(shù)研究

李 勤， 王 崇

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司， 河北 唐山 063200）

鋼包是冶金工業(yè)的主要容器，起著儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)鋼水的作用。隨著現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展，品種鋼的冶煉周期及冶煉難度加大，造成精煉處理時(shí)間延長(zhǎng)，甚至個(gè)別鋼種需要進(jìn)行雙精煉冶煉，轉(zhuǎn)爐出鋼的終點(diǎn)溫度要承擔(dān)鋼包運(yùn)行階段的鋼水過(guò)程溫降，并需要補(bǔ)償空包接鋼水時(shí)產(chǎn)生鋼水的溫降，若終點(diǎn)溫度不足需要精煉進(jìn)行吹氧升溫操作，導(dǎo)致精煉鋼水質(zhì)量惡化，影響鋼水的質(zhì)量，嚴(yán)重的造成事故。為了降低轉(zhuǎn)爐的終點(diǎn)溫度，避免由于鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成的鋼水溫降大的事故，需要加快生產(chǎn)節(jié)奏、提高生產(chǎn)效率，因此縮短鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高鋼包周轉(zhuǎn)率對(duì)煉鋼廠生產(chǎn)順行、降低成本、質(zhì)量穩(wěn)定等至關(guān)重要[1-2]。

1 鋼包周轉(zhuǎn)的各個(gè)階段

鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間指鋼包運(yùn)行過(guò)程中周轉(zhuǎn)一個(gè)輪回的時(shí)間，即從轉(zhuǎn)爐座包至下次轉(zhuǎn)爐座包所耗用的時(shí)間，是鋼包空置時(shí)間和滿包鋼水運(yùn)行時(shí)間之和，為了降低鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間，降低鋼包溫降需要合理控制生產(chǎn)節(jié)奏，降低每段時(shí)間的間隔[3]。

將鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)分類：轉(zhuǎn)爐座包至出鋼、轉(zhuǎn)爐出鋼、轉(zhuǎn)爐出畢至精煉進(jìn)站、精煉在站、精煉出站至連鑄座包、連鑄座包至澆畢、澆畢至修完鋼包、修完鋼包至轉(zhuǎn)爐座包，圖1為鋼包周轉(zhuǎn)流程圖。

2017年12月鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間平均值為208.9 min，但標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到26.43，如下圖2所示。同時(shí)圖中存在較多異常點(diǎn)，說(shuō)明生產(chǎn)節(jié)奏波動(dòng)較大，與同行業(yè)先進(jìn)鋼廠對(duì)比發(fā)現(xiàn)，鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間明顯偏長(zhǎng)，存在較大改善空間。

圖1 鋼包周轉(zhuǎn)流程圖

圖2 鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間直方圖

2 鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量計(jì)算方法

按每班12 h，鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間為t，鋼包周轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)可由公式（1）計(jì)算得出：

式中：N為鋼包周轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)；Xmax為每班最大冶煉爐數(shù)，爐；60代表將小時(shí)換算為分鐘。由式（1）可確定鋼包周轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)、每班冶煉爐數(shù)與鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間的關(guān)系[4-5]。

3 煉鋼工藝路徑優(yōu)化研究

煉鋼工藝路徑復(fù)雜，均需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)爐－精煉－連鑄路徑，煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中變化因素多，同時(shí)由于冶煉品種的規(guī)格和性能的因素，生產(chǎn)過(guò)程中各工序之間交叉作業(yè)頻繁，造成生產(chǎn)工藝流程的選擇很復(fù)雜，生產(chǎn)組織異常困難，因此合理的煉鋼工藝路徑異常重要[6]，圖3為煉鋼生產(chǎn)工藝路徑流程圖。

圖3 煉鋼生產(chǎn)工藝路徑流程圖

圖4 1號(hào)C轉(zhuǎn)爐出鋼至進(jìn)站情況

圖5 2號(hào)C轉(zhuǎn)爐出鋼至進(jìn)站情況

圖6 3號(hào)C轉(zhuǎn)爐出鋼至進(jìn)站情況

對(duì)不同轉(zhuǎn)爐出鋼至不同精煉站的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行分析，如下圖4—圖6所示。

從圖4到圖6中可以看出，進(jìn)站最優(yōu)路徑為1號(hào)C至1號(hào)RH、2號(hào)C至2號(hào)CAS、3號(hào)C至2號(hào)RH。同理，結(jié)合煉鋼廠精煉站與連鑄的的分布情況，根據(jù)最近的運(yùn)行路徑，精煉出站至連鑄機(jī)最優(yōu)方案為 LF精煉至 CCM1、1號(hào) RH精煉至 CCM2、2號(hào)CAS精煉至CCM3、2號(hào)RH精煉至CCM4。

從而可制定鋼水最優(yōu)路徑如下：

1）1號(hào) C-1號(hào) RH-CCM2；2）2號(hào) C-2號(hào) CASCCM3；3）3號(hào) C-2 號(hào) RH-CCM4。

制定生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度人員安排生產(chǎn)時(shí)可結(jié)合上述鋼水最優(yōu)路徑，結(jié)合實(shí)際的鋼種需求工藝要求組織煉鋼工序的生產(chǎn)。

4 鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量研究

鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)，在滿足正常生產(chǎn)的情況下必須嚴(yán)格控制鋼包的周轉(zhuǎn)數(shù)量，提高鋼包周轉(zhuǎn)效率，縮短鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間，從而穩(wěn)定并保證鋼包的內(nèi)襯溫度，降低鋼水在鋼包內(nèi)的溫降[7]。為分析鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量對(duì)鋼包澆畢至再次出鋼時(shí)間的影響，取3臺(tái)鑄機(jī)同時(shí)澆鋼的時(shí)間段統(tǒng)計(jì)分析鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量與鋼包澆畢至再次出鋼時(shí)間的關(guān)系，如圖7所示，對(duì)于鋼包進(jìn)行上、下線調(diào)整時(shí)鋼包數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，以重疊時(shí)間占用本次鋼包周轉(zhuǎn)周期的比例計(jì)算鋼包周轉(zhuǎn)個(gè)數(shù)，如圖8。

圖7 回歸分析圖

圖8 擬合線圖

根據(jù)以上的分析結(jié)果可以看出：

1）按照同時(shí)澆鋼的連鑄機(jī)數(shù)量分類，單臺(tái)連鑄機(jī)澆鋼時(shí)鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量5個(gè)以內(nèi)，雙臺(tái)連鑄機(jī)澆鋼時(shí)鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量9個(gè)以內(nèi)，3臺(tái)連鑄機(jī)澆鋼時(shí)鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量13個(gè)以內(nèi)；

2）按照12 h內(nèi)轉(zhuǎn)爐的冶煉爐數(shù)分類，若產(chǎn)量為33爐，鋼包的周轉(zhuǎn)數(shù)量在10個(gè)以內(nèi)，根據(jù)12小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)爐的冶煉爐數(shù)對(duì)鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量進(jìn)行確定，例如12小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)爐冶煉爐數(shù)為13爐、26爐、44爐，鋼包的周轉(zhuǎn)數(shù)量為5個(gè)以內(nèi)、9個(gè)以內(nèi)、13個(gè)以內(nèi)；

3）根據(jù)京唐公司的品種結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量情況，將正常3臺(tái)鑄機(jī)生產(chǎn)情況下鋼包投用數(shù)量控制在13個(gè)以內(nèi)，當(dāng)有雙聯(lián)鋼種時(shí)控制在14個(gè)以內(nèi)。

5 應(yīng)用效果

1）通過(guò)以上措施，鋼包周轉(zhuǎn)節(jié)奏明顯加快，鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間降低17.5 min至191.4 min，為提高鑄機(jī)拉速加快生產(chǎn)節(jié)奏提供了有效支撐。

2）同時(shí)正常包比例逐漸升高，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)漠惓０壤饾u降低，2018年正常包比例由2017年81.70%提高到85.51%，提高3.72%，具體情況如圖9，可以直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度降低0.3℃。

3）鋼包周轉(zhuǎn)穩(wěn)定后有效降低了由于鋼包內(nèi)襯極冷極熱而造成的鋼包內(nèi)襯耐火材料的剝落，鋼包包齡有了進(jìn)一步的提高。鋼包的包齡由2017年平均120.11爐提高到2018年平均122.57爐，提高2.46爐。

圖9 正常包比例情況

圖10 鋼包包齡情況

6 結(jié)論

通過(guò)制定合理的生產(chǎn)工藝路徑及鋼包周轉(zhuǎn)制度，鋼包周轉(zhuǎn)時(shí)間降低21.6 min至191.4 min，正常包比例逐漸升高，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)漠惓０壤饾u降低。2018年正常包比例較2017年提高3.72%，直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)爐出鋼溫度降低0.3℃，2018年鋼包的包齡較2017年提高2.46爐，既加快了生產(chǎn)節(jié)奏，又降低了生產(chǎn)成本，預(yù)計(jì)每年可以降低生產(chǎn)成本300萬(wàn)元以上。