鋼包高效化周轉技術研究

李 勤， 王 崇

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司， 河北 唐山 063200）

鋼包是冶金工業(yè)的主要容器，起著儲存、轉運鋼水的作用。隨著現代冶金技術的發(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，導致精煉鋼水質量惡化，影響鋼水的質量，嚴重的造成事故。為了降低轉爐的終點溫度，避免由于鋼包周轉時間過長而造成的鋼水溫降大的事故，需要加快生產節(jié)奏、提高生產效率，因此縮短鋼包周轉時間，提高鋼包周轉率對煉鋼廠生產順行、降低成本、質量穩(wěn)定等至關重要[1-2]。

1 鋼包周轉的各個階段

鋼包周轉時間指鋼包運行過程中周轉一個輪回的時間，即從轉爐座包至下次轉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，為了降低鋼包周轉時間，降低鋼包溫降需要合理控制生產節(jié)奏，降低每段時間的間隔[3]。

將鋼包周轉時間進行詳細分類：轉爐座包至出鋼、轉爐出鋼、轉爐出畢至精煉進站、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、修完鋼包至轉爐座包，圖1為鋼包周轉流程圖。

2017年12月鋼包周轉時間平均值為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，說明生產節(jié)奏波動較大，與同行業(yè)先進鋼廠對比發(fā)現，鋼包周轉時間明顯偏長，存在較大改善空間。

圖1 鋼包周轉流程圖

圖2 鋼包周轉時間直方圖

2 鋼包周轉數量計算方法

按每班12 h，鋼包周轉時間為t，鋼包周轉個數可由公式（1）計算得出：

式中：N為鋼包周轉個數，個；Xmax為每班最大冶煉爐數，爐；60代表將小時換算為分鐘。由式（1）可確定鋼包周轉個數、每班冶煉爐數與鋼包周轉時間的關系[4-5]。

3 煉鋼工藝路徑優(yōu)化研究

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

圖3 煉鋼生產工藝路徑流程圖

圖4 1號C轉爐出鋼至進站情況

圖5 2號C轉爐出鋼至進站情況

圖6 3號C轉爐出鋼至進站情況

對不同轉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，結合煉鋼廠精煉站與連鑄的的分布情況，根據最近的運行路徑，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。

制定生產計劃及調度人員安排生產時可結合上述鋼水最優(yōu)路徑，結合實際的鋼種需求工藝要求組織煉鋼工序的生產。

4 鋼包周轉數量研究

鋼包周轉時，在滿足正常生產的情況下必須嚴格控制鋼包的周轉數量，提高鋼包周轉效率，縮短鋼包周轉時間，從而穩(wěn)定并保證鋼包的內襯溫度，降低鋼水在鋼包內的溫降[7]。為分析鋼包周轉數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計分析鋼包周轉數量與鋼包澆畢至再次出鋼時間的關系，如圖7所示，對于鋼包進行上、下線調整時鋼包數量進行計算，以重疊時間占用本次鋼包周轉周期的比例計算鋼包周轉個數，如圖8。

圖7 回歸分析圖

圖8 擬合線圖

根據以上的分析結果可以看出：

1）按照同時澆鋼的連鑄機數量分類，單臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉數量5個以內，雙臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉數量9個以內，3臺連鑄機澆鋼時鋼包周轉數量13個以內；

2）按照12 h內轉爐的冶煉爐數分類，若產量為33爐，鋼包的周轉數量在10個以內，根據12小時內轉爐的冶煉爐數對鋼包周轉數量進行確定，例如12小時內轉爐冶煉爐數為13爐、26爐、44爐，鋼包的周轉數量為5個以內、9個以內、13個以內；

3）根據京唐公司的品種結構及產量情況，將正常3臺鑄機生產情況下鋼包投用數量控制在13個以內，當有雙聯鋼種時控制在14個以內。

5 應用效果

1）通過以上措施，鋼包周轉節(jié)奏明顯加快，鋼包周轉時間降低17.5 min至191.4 min，為提高鑄機拉速加快生產節(jié)奏提供了有效支撐。

2）同時正常包比例逐漸升高，需要進行溫度補償的異常包比例逐漸降低，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，可以直接帶動轉爐出鋼溫度降低0.3℃。

3）鋼包周轉穩(wěn)定后有效降低了由于鋼包內襯極冷極熱而造成的鋼包內襯耐火材料的剝落，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。

圖9 正常包比例情況

圖10 鋼包包齡情況

6 結論

通過制定合理的生產工藝路徑及鋼包周轉制度，鋼包周轉時間降低21.6 min至191.4 min，正常包比例逐漸升高，需要進行溫度補償的異常包比例逐漸降低。2018年正常包比例較2017年提高3.72%，直接帶動轉爐出鋼溫度降低0.3℃，2018年鋼包的包齡較2017年提高2.46爐，既加快了生產節(jié)奏，又降低了生產成本，預計每年可以降低生產成本300萬元以上。