李 勤， 王 崇
（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司， 河北 唐山 063200）
摘 要：從鋼包周轉(zhuǎn)運行的各個階段進行分析，通過理論計算與實踐生產(chǎn)相結(jié)合，制定合理的生產(chǎn)工藝路徑及鋼包周轉(zhuǎn)制度。結(jié)果表明：通過優(yōu)化鋼包的周轉(zhuǎn)可以有效縮短鋼包周轉(zhuǎn)時間、降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度及提高鋼包的使用壽命。
關(guān)鍵詞：鋼包；周轉(zhuǎn)；溫度；壽命
鋼包是冶金工業(yè)的主要容器，起著儲存、轉(zhuǎn)運鋼水的作用。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，造成精煉處理時間延長，甚至個別鋼種需要進行雙精煉冶煉，轉(zhuǎn)爐出鋼的終點溫度要承擔鋼包運行階段的鋼水過程溫降，并需要補償空包接鋼水時產(chǎn)生鋼水的溫降，若終點溫度不足需要精煉進行吹氧升溫操作，導致精煉鋼水質(zhì)量惡化，影響鋼水的質(zhì)量，嚴重的造成事故。為了降低轉(zhuǎn)爐的終點溫度，避免由于鋼包周轉(zhuǎn)時間過長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)時間，提高鋼包周轉(zhuǎn)率對煉鋼廠生產(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)的各個階段
鋼包周轉(zhuǎn)時間指鋼包運行過程中周轉(zhuǎn)一個輪回的時間，即從轉(zhuǎn)爐座包至下次轉(zhuǎn)爐座包所耗用的時間，是鋼包空置時間和滿包鋼水運行時間之和，為了降低鋼包周轉(zhuǎn)時間，降低鋼包溫降需要合理控制生產(chǎn)節(jié)奏，降低每段時間的間隔[3]。
將鋼包周轉(zhuǎn)時間進行詳細分類：轉(zhuǎn)爐座包至出鋼、轉(zhuǎn)爐出鋼、轉(zhuǎn)爐出畢至精煉進站、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)時間平均值為 208.9 min，但標準差達到 26.43，如下圖 2 所示。同時圖中存在較多異常點，說明生產(chǎn)節(jié)奏波動較大，與同行業(yè)先進鋼廠對比發(fā)現(xiàn)，鋼包周轉(zhuǎn)時間明顯偏長，存在較大改善空間。
2 鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量計算方法
按每班 12 h，鋼包周轉(zhuǎn)時間為 t，鋼包周轉(zhuǎn)個數(shù)可由公式（1）計算得出：
N=（Xmaxt）（/ 60×12） （1）
式中：N 為鋼包周轉(zhuǎn)個數(shù)，個；Xmax 為每班最大冶煉爐數(shù)，爐；60 代表將小時換算為分鐘。由式（1）可確定鋼包周轉(zhuǎn)個數(shù)、每班冶煉爐數(shù)與鋼包周轉(zhuǎn)時間的關(guān)系[4-5]。
3 煉鋼工藝路徑優(yōu)化研究
煉鋼工藝路徑復雜，均需經(jīng)過轉(zhuǎn)爐－精煉－連鑄路徑，煉鋼生產(chǎn)過程中變化因素多，同時由于冶煉品種的規(guī)格和性能的因素，生產(chǎn)過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。
對不同轉(zhuǎn)爐出鋼至不同精煉站的運行時間進行分析，如下圖 4—圖 6 所示。
從圖 4 到圖 6 中可以看出，進站最優(yōu)路徑為 1號 C 至 1 號 RH、2 號 C 至 2 號 CAS、3 號 C 至 2 號RH。同理，結(jié)合煉鋼廠精煉站與連鑄的的分布情況，根據(jù)最近的運行路徑，精煉出站至連鑄機最優(yōu)方案為 LF 精煉至 CCM1、1 號 RH 精煉至 CCM2、2 號CAS 精煉至 CCM3、2 號 RH 精煉至 CCM4。
從而可制定鋼水最優(yōu)路徑如下：
1）1 號 C-1 號 RH-CCM2；
2）2 號 C-2 號 CASCCM3；
3）3 號 C-2 號 RH-CCM4。
制定生產(chǎn)計劃及調(diào)度人員安排生產(chǎn)時可結(jié)合上述鋼水最優(yōu)路徑，結(jié)合實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，在滿足正常生產(chǎn)的情況下必須嚴格控制鋼包的周轉(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)量對鋼包澆畢至再次出鋼時間的影響，取 3 臺鑄機同時澆鋼的時間段統(tǒng)計分析鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量與鋼包澆畢至再次出鋼時間的關(guān)系，如圖 7 所示，對于鋼包進行上、下線調(diào)整時鋼包數(shù)量進行計算，以重疊時間占用本次鋼包周轉(zhuǎn)周期的比例計算鋼包周轉(zhuǎn)個數(shù)，如圖 8。
根據(jù)以上的分析結(jié)果可以看出：
1）按照同時澆鋼的連鑄機數(shù)量分類，單臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量 5 個以內(nèi)，雙臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量 9 個以內(nèi)，3 臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量 13 個以內(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 個以內(nèi)，根據(jù) 12 小時內(nèi)轉(zhuǎn)爐的冶煉爐數(shù)對鋼包周轉(zhuǎn)數(shù)量進行確定，例如12 小時內(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 個以內(nèi)、9 個以內(nèi)、13 個以內(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 臺鑄機生產(chǎn)情況下鋼包投用數(shù)量控制在 13 個以內(nèi)，當有雙聯(lián)鋼種時控制在 14 個以內(nèi)。
5 應用效果
1）通過以上措施，鋼包周轉(zhuǎn)節(jié)奏明顯加快，鋼包周轉(zhuǎn)時間降低 17.5 min 至 191.4 min，為提高鑄機拉速加快生產(chǎn)節(jié)奏提供了有效支撐。
2）同時正常包比例逐漸升高，需要進行溫度補償?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。
6 結(jié)論
通過制定合理的生產(chǎn)工藝路徑及鋼包周轉(zhuǎn)制度，鋼包周轉(zhuǎn)時間降低 21.6 min 至 191.4 min，正常包比例逐漸升高，需要進行溫度補償?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，預計每年可以降低生產(chǎn)成本 300 萬元以上。
參考文獻
[1] 劉青，田乃媛，殷瑞鈺.煉鋼廠的運行控制[J].鋼鐵，2003（9）：14- 18.
[2] 吳鵬飛，賀東風，汪紅兵，等.新鋼包熱狀態(tài)對鋼水溫度的影響[J].鋼鐵研究學報，2011，23（8）：27- 30.
[3] 陳紅，呂永康，張繼斌，等.鋼包運行控制優(yōu)化實踐[J].鋼鐵，2012，47（10）：40- 44.
[4] 黃幫福，王建軍，朱道飛.鋼包數(shù)量計算模型[J].鋼鐵研究學報，2014，26（5）：17- 22.
[5] 肖茂元，王崇.鋼包周轉(zhuǎn)的優(yōu)化研究[J].連鑄，2016，41（4）：18- 22.
[6] 劉青，田乃媛，侯文義，等.轉(zhuǎn)爐煉鋼廠鋼包轉(zhuǎn)運的物理模型[J]. 北京科技大學學報，1999（4）：338- 341.
[7] 蔡峻，汪紅兵，徐安軍，等.煉鋼廠鋼包紅包出鋼率的影響因素仿真[J].鋼鐵研究學報，2014，26（1）：27- 32.