重钢铁水“一罐制”技术创新
2012-05-22 09:48:49
铁-钢界面“一罐制”技术，是指直接采用炼钢铁水罐运输铁水，将铁水的承接、运输、缓冲贮存、预处理、兑铁、容器快速周转及铁水保温等功能集成为一体的技术。它是铁-钢界面技术新要求中对减少过程温降、降低环境污染的最佳诠释，是在社会、经济发展新形势下节能减排的首要选择。目前，已经投运的铁-钢界面“一罐制”技术，主要为铁路（沙钢）和公路“一罐制”技术。
重钢以环保搬迁为出发点，结合自身实际，创造性的开发了“平车+吊车”的“一罐制”技术，下称重钢“一罐制”技术。该系统投用两年多以来，很好地解决了“一罐制”技术在设备运行可靠、铁水计量准确、铁钢系统匹配、生产信息通畅、罐车故障防止等方面的技术短板，为新区的生产顺行提供了坚实的保障，为环保搬迁一期工程的顺利实现书写了浓墨重彩的一笔。
1、重钢“一罐制”技术的构成及特点
1.1重钢“一罐制”的构成
重钢“一罐制”新技术以高炉与转炉中心线平行的“工”字形布置为特征，以平车和吊车为主要运输设备（见图1），以“铁包跟踪系统”和“一罐制”信息化管理模块为基础信息系统，其工艺流程如图2所示。
图1：重钢平车+吊车的“一罐制”运输模式
图2：重钢“一罐制”工艺流程图
1.2 重钢“一罐制”的特点
图3为重钢“一罐制”平面布置图，其主要工艺特点有：
①高炉中心线与转炉中心线平行，两炉中心线与铁水过跨线成“工”字形，两炉中心线仅360m，实现了最紧凑布置，为钢铁生产连续化创造了最佳条件。
②用平车、吊车代替铁路和机车完成铁水转运及高炉摆罐，可实现红罐周转，获得更多铁水物理热和低成本运行。
③铁水转入线位于转炉冶炼跨中心，可实现铁水由中往两侧，废钢由两侧往中的最佳物流，为在同跨实现“双联”（脱磷、脱碳）工艺创造了绝好条件。
④铁水脱硫站紧靠高炉。铁水脱硫站布置在铁水转运跨东侧1号、2号高炉之间，改变了脱硫站紧靠炼钢转炉的传统布置，大大优化炼钢加料跨工艺布置，解放了炼钢吊车能力，为提高炼钢能力、生产效率创造了条件。
⑤通过 “铁水包跟踪系统”和“一罐制”信息化管理模块，可实现铁钢工艺的良好匹配（温度、装准、时间节奏、铁水质量等）。
2、重钢“一罐制”技术的管理与应用
2.1 铁包跟踪系统
该系统包含了出铁出钢计划、铁包计量、铁包维修、在线作业调度以及异常情况信息反馈等在内的13项内容。自2009年12月25日上线运行后，对铁包的实际状态信息实行了“纵向到底，横向到边”的管理，实现了对铁包的全线跟踪和有效管理，提高了铁-钢界面的精细化管理水平。
2.2 “一罐制”信息化管理及统计分析系统
以围绕铁水罐运转的各个节点形成闭路循环为指导思想，开发了“一罐制”信息化管理模块。信息化模块包含铁包在运行过程中：高炉炉下→脱硫→转炉兑铁→返回高炉炉下的每个工序的时点，及其对应的温度、重量、质量等134个字段信息，有效地实现了从铁水到钢水直到铸坯的信息衔接。
以铁包跟踪系统和信息化系统为支撑，确保了铁水罐和铁水信息传递准确、数据统计分析准确及时，有效地指导了操作改进，促进了铁水罐的快速周转和铁水兑入量的准确控制。
2.3 “一罐制”运行模型
重钢“一罐制”技术在实现流程高效化、生产低成本的同时，也为生产组织带来了极大的困难。由于“一罐制”新工艺的核心是高炉出铁、铁水运输、铁水脱硫及向转炉兑铁，均使用同一个铁水罐，中途不倒罐。因此，铁-钢界面运行是否顺畅的关键就在于铁水罐的运行管理，既保证高炉放铁的摆罐需求，满足炼钢连续生产的适度铁水屯积量，又要保证在异常情况下铁水罐能得到快速处置，避免冻罐事故的发生。从而实现炼铁、炼钢生产节奏的良好匹配，避免二者之间的相互制约、相互影响。
通过投产以来的探索运行，在分析总结多次人工处置的经验教训基础上，首先编制了静态《“一罐制”铁水包运行管理制度》。这在实际运用中虽对生产组织有一定的指导作用，但在异常情况下，铁-钢界面生产的机动性较差。为解决这一问题，生产指挥中心又潜心研究了铁-钢界面“一罐制”技术关键点的控制方案和难点解决办法，以理论计算分析为依据，建立了 “一罐制”运行模型。经反复的实践检验，该模型已完全能够正确指导铁-钢界面的正常生产组织、异常情况处置和检修计划的实施。
3、实施效果
对重钢“一罐制”技术投用以来的铁水出准、装准率、温度合格率、铁水罐运行时间与铁水温降、高炉休风情况以及生产事故等数据进行了统计分析。
3.1 铁水出准和装准率、温度合格率
根据转炉对铁水重量的需求，一方面每罐铁水的出准目标值按炼钢需求+1t来控制；另一方面为确保铁水罐装铁安全，其装铁量上限采用电子秤计重和铁水液面净空高度来控制。由图4可知，目前铁水出准率达到约95%，炼钢转炉铁水装准率达到75%以上，基本满足了炼钢转炉对铁水装准率的要求。
图4：铁水出准率、装准率、温度合格率统计
3.2 铁水罐运行时间与铁水温降
采用红外线测温枪测铁水罐罐衬温度，用快速测温热电偶测铁水温度。表1是2010年和2012年1月对新区50、40个罐次的铁水温降跟踪测量结果。2012年铁水罐运行时间与铁水温降的结果如图5所示。
表1：2010年和2012年铁水温降跟踪测量表
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时间
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铁水温度
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高炉出铁流股
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进KR脱硫站
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出KR脱硫站
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兑入转炉前
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2010
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温度变化，℃
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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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平均温度，℃
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1484
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1397
|
1364
|
1327
|
|
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2012
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温度变化，℃
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1536-1478
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1437-1352
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1402-1311
|
1372-1290
|
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平均温度，℃
|
1506
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1392
|
1357
|
1338
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图5：2012年铁水温降时间曲线
随着高炉的日益顺行和重钢“一罐制”技术的不断完善，至2012年1月入转炉铁水温度显著提高，铁水温降主要集中在高炉出铁过程，占整个铁水温降的68.5%，其余各工序铁水温度波动小、温度控制稳定。
表2分别对1、2、3座高炉生产时，“一罐制”运行温度进行了统计。结果表明，不同阶段的转炉兑铁水温度稳定在1325℃，这与2011年老区非“一罐制”的1270℃相比，温度提高了50℃以上。
表2：不同阶段“一罐制”运行温度统计表
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项目
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测量点
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高炉出铁
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进KR脱硫站
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出KR脱硫站
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转炉兑铁
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1座高炉
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铁水温度，℃
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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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平均温度，℃
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1429
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1385
|
1351
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1329
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2座高炉
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铁水温度，℃
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1300-1499
|
1231-1487
|
1035-1458
|
1134-1438
|
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平均温度，℃
|
1419
|
1385
|
1352
|
1327
|
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3座高炉
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铁水温度，℃
|
-
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1222-1496
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1159-1448
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1132-1436
|
|
平均温度，℃
|
-
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1383
|
1349
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1326
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3.3 高炉休风、慢风率
重钢长寿新区是新建厂，系统独立，炼铁、炼钢及轧钢等工序先后经历了单线、双线和三线生产过程。其2011年高炉休、慢风情况如表3所示。由此可知，炼钢对高炉的影响极小，炼铁基本实现了连续稳定运行。
表3：2011年高炉休、慢风情况表
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项目
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休风（慢风）总时间，min
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总休风（慢风）率，%
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因炼钢故障休风（慢风）时间，min
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因炼钢故障休风（慢风）比例，%
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休风
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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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慢风
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42680
|
3.34%
|
0
|
0
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3.4 炼钢工序生产情况
经过重钢“一罐制”技术攻关，2011年连铸连浇炉数达到14.26炉，单中包寿命12.76炉，因炼铁异常造成连铸非计划断浇次数为0，全年累计钢铁料消耗1083.4kg/t，达到并优于设计要求。
2011年生产包括特优碳结钢和低合金钢在内的8大品种钢累计约450万t，其中2011年生产取向硅钢6924t，E40、E47高强船板9067t。转炉终点氧含量控制稳定，平均终点氧含量≤ 900ppm的比例达87.7%。
3.5 经济效益
温降效益
2011年运行经济效益=年产量ד一罐制”与“非一罐制”兑铁水温度差×吨钢每度铁水温度效益即：453.4717万t×（1327-1270）度×0.10元/t·度=2585（万元）。
来源：重钢，铁诺咨询
