長鋼“一罐到底”鐵-鋼界面工藝優(yōu)化實踐

張存旺，馬力紅，解彥波，樊杰龍

（首鋼長治鋼鐵有限公司，山西 長治046000）

首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠現(xiàn)有8號（1080 m3）、9號（1 080 m3）共2座高爐，設(shè)計年產(chǎn)鐵水270萬t，8號高爐采用固定溜槽出鐵方式，9號高爐采用擺動溜槽出鐵方式，每座高爐有南、北兩個出鐵口，每個出鐵口有四個出鐵罐位；煉鋼廠有1座900 t混鐵爐、3座80 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、1臺四機四流異型坯連鑄機、1臺五機五流小方坯連鑄機、2臺六機六流小方坯連鑄機，設(shè)計年產(chǎn)粗鋼330萬t。高爐-轉(zhuǎn)爐區(qū)段的工藝技術(shù)界面是鋼鐵生產(chǎn)過程中連接煉鐵與煉鋼兩大工序的重要區(qū)段，起到了承上啟下的作用，也是關(guān)系到鋼鐵生產(chǎn)流程整體優(yōu)化的關(guān)鍵區(qū)段。實施“一罐到底”工藝對簡化工序功能，提升效益有諸多好處。“一罐到底”模式具有更好的界面連續(xù)性，降低鐵鋼界面能耗和運行周期，是“鐵鋼”界面節(jié)能模式的發(fā)展方向[1]。

1 鐵鋼工藝界面的優(yōu)化

由轉(zhuǎn)爐冶煉工藝可知，轉(zhuǎn)爐冶煉的熱量基本來源于鐵水的物理熱和化學(xué)熱；在化學(xué)熱一定的情況下，鐵水的物理熱是決定冶煉能否順行的關(guān)鍵因素，特別是公司當(dāng)前正處于低成本戰(zhàn)略的關(guān)鍵時期，如果不同高爐出鐵成分、鐵水溫度波動大，鐵水帶渣量大，使轉(zhuǎn)爐爐前批料攝入量不準(zhǔn)確，造成終點溫度過低或過高，導(dǎo)致鋼水后吹嚴(yán)重，吹損大，鋼鐵料消耗高、成本高，鋼水質(zhì)量無保障，爐齡下降，并危及安全生產(chǎn)等嚴(yán)重后果。實施“一罐到底”工藝如何適應(yīng)鐵水溫度、成分相對波動大是其工藝控制和操作的技術(shù)難點[2]。

1.1 鐵水準(zhǔn)確計量和控制

1）9號高爐采用高爐鐵水液位計管理軟件，實現(xiàn)對鐵水重量的準(zhǔn)確控制和實時稱重。高爐鐵水液位計管理軟件亮點在于，無需任何開關(guān)量信號的輔助，能自動判斷受鐵車入線、出鐵中、出鐵結(jié)束和受鐵車出線等運行狀態(tài)。采用值班室電腦監(jiān)控和出鐵場高清大屏幕顯示毛重、凈重信息監(jiān)控，聲光報警提示鐵水重量超限等先進手段，將鐵水實時出鐵計量傳輸?shù)礁郀t值班室，實現(xiàn)了鐵水準(zhǔn)確計量和控制。

2）8號高爐采用無線稱重系統(tǒng)，實現(xiàn)對鐵水重量的準(zhǔn)確控制和實時稱重。無線稱重管理系統(tǒng)可以自動識別車輛編號，自動將實時稱重數(shù)據(jù)傳輸至管理主機，實現(xiàn)重量信息的實時顯示及記錄，方便現(xiàn)場操作人員及時控制出鐵量，能夠自動計算出每個鐵水罐的鐵水重量，同時還可以長久記錄及導(dǎo)出所有的重量信息、時間信息等，方便數(shù)據(jù)的集中管理，實現(xiàn)了鐵水重量的準(zhǔn)確控制和實時稱重。

3）高爐根據(jù)煉鋼預(yù)約出鐵量，通過鐵水液面計和無線稱重系統(tǒng)計量，將鐵水預(yù)約重量（質(zhì)量）準(zhǔn)確控制在±1 t范圍內(nèi)。

1.2 穩(wěn)定的鐵水成分、溫度

1）高爐操作將穩(wěn)定鐵水質(zhì)量作為核心，操作過程中穩(wěn)定料批，工藝調(diào)整確保爐況長期穩(wěn)定，9號高爐含硅量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）按照0.25%~0.45%控制，8號高爐按照0.3%~0.45%控制，鐵水物理熱1 480~1 500℃，硫含量按照低于0.040%控制，磷按照低于0.135%控制。

2）保證燒結(jié)用熔劑質(zhì)量，動態(tài)調(diào)整熔劑配比，穩(wěn)定燒結(jié)礦堿度，促進高爐爐渣堿度的穩(wěn)定，實現(xiàn)鐵水穩(wěn)硫操作。

3）加強焦炭質(zhì)量跟蹤，有混焦或者表觀質(zhì)量變差時，及時調(diào)整高爐操作制度，確保鐵水爐溫可控，鐵水質(zhì)量穩(wěn)定。

4）根據(jù)鐵水P實際水平，動態(tài)調(diào)整鋼渣中鐵和磁選鐵配加量，實現(xiàn)鐵水P的相對穩(wěn)定可控。

5）根據(jù)8號高爐護爐需要，動態(tài)調(diào)整鐵水Ti水平（正常生產(chǎn)w（Ti）<0.06%,護爐冶煉生產(chǎn)w（Ti）按照0.06%~0.11%動態(tài)調(diào)整）。

6）給鐵水蓋罐加蓋，減少鐵水熱量損失，盡可能給鋼廠提高鐵水物理熱，同時穩(wěn)定鐵水溫度。

7）冶煉品種鋼，按照質(zhì)量要求為準(zhǔn)，提前測算，調(diào)整用料結(jié)構(gòu)和高爐操作參數(shù)，將鐵水成分控制到要求范圍之內(nèi)。特殊爐況或者休復(fù)風(fēng)作業(yè)，優(yōu)化操作，盡快恢復(fù)生產(chǎn)，及時應(yīng)對。

1.3 帶渣量的控制

1）調(diào)度優(yōu)化鐵水罐調(diào)度管理，減少鐵水罐中間停留時間，減少鐵水溫降，減少鐵水罐結(jié)殼。

2）高爐對出鐵溝、撇渣器定期檢查維護，保證出鐵小壕不過渣；出鐵小壕暢通，不結(jié)渣鐵殼。

3）加強對爐前小壕工管理，定量投放保溫劑，杜絕干渣料等雜物進入小壕和鐵水罐。

4）嚴(yán)把保溫劑、鐵溝料的入廠質(zhì)量，根據(jù)其使用效果，發(fā)現(xiàn)問題反饋。

5）嚴(yán)把保溫劑、鐵溝料的質(zhì)量，出現(xiàn)問題及時協(xié)調(diào)解決，保證耐材質(zhì)量。

6）調(diào)度不定期到高爐爐臺檢查高爐出鐵情況一次，監(jiān)督好鐵水罐運行和高爐出鐵情況，發(fā)現(xiàn)問題及時協(xié)調(diào)處理。

7）“一罐到底”鐵水罐加揭蓋運行后，對保溫劑進行減半，根據(jù)鐵水罐運行情況，調(diào)整保溫劑用量[3]。

8）加強聯(lián)系協(xié)助，提高鐵水罐管理，及時處理結(jié)渣、結(jié)殼鐵水罐，避免將結(jié)殼、結(jié)渣鐵水罐二次出鐵，造成鐵水帶渣。

1.4 實施效果

2015年到2016年4月鐵水w（Si）月均值最高0.741%，最低0.451%，差值0.29%；鐵水物理熱月均值最高1 492.55℃，最低1 466.22℃，差值26.33℃。

2019年到2020年9月鐵水w（Si）月均值最高0.542%，最低0.443%，差值0.10%；鐵水物理熱月均值最高1 494℃，最低1 486℃，差值8℃。

通過幾年的標(biāo)準(zhǔn)化操作，鐵水含硅量、物理熱波動值大幅收窄，鐵水w（S）含量最高值0.058%，一級品率達(dá)95%，鐵水w（P）≤0.150%比例92.3%，基本能滿足“一罐到底”工藝要求。

2 建立鋼鐵界面鐵包全程跟蹤管控系統(tǒng)

合理高效地進行鐵水調(diào)度分配是生產(chǎn)得以順利進行的有力保證。鐵水調(diào)度工作因其工作強度異常大，所需掌控信息量繁多，業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，生產(chǎn)波動性大等原因，一直是許多鋼廠信息化工作的難點。

首鋼長鋼公司鐵包跟蹤系統(tǒng)基于RFID和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)集可視管理、出鐵計劃、鐵水信息、設(shè)備管理、報表管理于一體，實現(xiàn)對鐵包運輸過程的自動完整跟蹤，為調(diào)度人員提供管理依據(jù)，并與現(xiàn)有系統(tǒng)建立接口，打造信息共享平臺，實時反映鐵包受鐵過程和受鐵后的生產(chǎn)信息、途中運輸、內(nèi)鐵包實時位置及空罐坐回架子等信息，有效提高鐵包周轉(zhuǎn)率減少途中運輸?shù)臏亟祵崿F(xiàn)鐵包從采購入廠、砌筑、上線周轉(zhuǎn)、維修、報廢全生命周期的管理，有力支撐公司推行的“一罐到底”生產(chǎn)工藝順行。

表1 2015-2016年鐵水成分、溫度情況

2.1 鐵水罐跟蹤系統(tǒng)運行中存在問題與優(yōu)化

長鋼鐵水罐跟蹤系統(tǒng)上線，實現(xiàn)了鐵水罐全程跟蹤，科學(xué)有效地銜接上、下游流程工序，提升生產(chǎn)節(jié)奏，為長鋼“一罐到底”新工藝落地提供信息化支撐。根據(jù)需求持續(xù)優(yōu)化、改進系統(tǒng)功能界面，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，但是由于現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境與人為因素的影響，系統(tǒng)識別準(zhǔn)確性需要進一步提高。通過對鐵水罐跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境的勘查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中存在一些問題，并采取了相應(yīng)措施。

1）煉鋼口由于生產(chǎn)環(huán)境噪音影響，引發(fā)識別設(shè)備所使用的超聲波開關(guān)錯誤啟動、關(guān)閉，導(dǎo)致設(shè)備識別目標(biāo)失敗，造成系統(tǒng)跟蹤鐵水罐、罐架、隔離車、機車丟失，相鄰軌道上的罐、罐架、隔離車、機車串道，罐與架的綁定關(guān)系錯誤的問題。通過優(yōu)化程序邏輯，綜合罐、罐架所屬天線接收的全部數(shù)據(jù)進行邏輯判斷，提升識別概率。

表2 2019年—2020年鐵水成分、溫度情況

2）鐵水罐安裝高溫標(biāo)簽，由于標(biāo)簽信號衰減，經(jīng)過設(shè)備未識別到標(biāo)簽信號，造成丟罐、相鄰罐與架綁定順序混亂問題。通過在關(guān)鍵點位（軌道衡、A09、A10）增加識別主機，利用多個點位的采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行校驗，達(dá)到補充、糾正數(shù)據(jù)的目的，從而提高準(zhǔn)確性。

3）軌道沿線安裝識別設(shè)備，現(xiàn)場人員操作作業(yè)時穿越軌道，從設(shè)備前經(jīng)過，導(dǎo)致識別設(shè)備開啟、關(guān)閉，造成系統(tǒng)識別錯誤。通過規(guī)范行車操作，要求車輛運輸過程中，保持勻速運動，禁止罐與罐架停留在設(shè)備正面，規(guī)避隨意停車行為。

4）運輸過程空罐架與載罐罐架混合運輸，整組罐與罐架停留在識別設(shè)備正面，造成罐與罐架的綁定關(guān)系錯誤、順序混亂；煉鋼區(qū)鐵水罐的跟蹤定位依靠煉鋼物流系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)，煉鋼物流系統(tǒng)跟蹤定位數(shù)據(jù)異常，造成罐與罐架的解綁、綁定關(guān)系錯誤。通過完善程序邏輯，對于煉鋼物流發(fā)送的錯誤數(shù)據(jù)進行過濾，規(guī)避異常數(shù)據(jù)引發(fā)的解綁、綁定錯誤，提高系統(tǒng)跟蹤準(zhǔn)確性。

2.2 實施效果

1）通過建立高爐出鐵定重控制-鐵水磅房計量-混鐵爐行車計量及鐵水調(diào)整-轉(zhuǎn)爐兌鐵的層級管理機制，保證了轉(zhuǎn)爐鐵水裝準(zhǔn)率穩(wěn)定達(dá)到95%以上。

2）9號高爐具備了軌道衡稱重及鐵水液面監(jiān)測的技術(shù)手段控制鐵水罐出鐵量可實現(xiàn)±1 t的控制。

3）高爐鐵水成分控制趨于穩(wěn)定。如2020年7月份全月來鐵3 469罐，成分合格率達(dá)到91.0%。當(dāng)月受高爐停產(chǎn)檢修后復(fù)產(chǎn)影響，鐵水w（Si）超標(biāo)290罐，占比8.36%，其中w（Si）大于0.80%的161罐，小于0.25%的129罐；鐵水w（S）超標(biāo)94罐，占比2.71%，最高S含量達(dá)0.058%。

4）轉(zhuǎn)爐冶煉操作終點命中率保持在較高水平。2020年前半年轉(zhuǎn)爐一倒命中率穩(wěn)定在72%以上，且比前年同期提高14%。

表4 2019年和2020年轉(zhuǎn)爐冶煉操作一倒命中率%

3 結(jié)論

隨著“一罐到底”工藝的推進，高爐優(yōu)化操作，帶來鐵水成份、溫度、定量裝入的穩(wěn)定性進一步提高，煉鐵廠成本也進一步降低。以各環(huán)節(jié)生產(chǎn)組織的準(zhǔn)點率提升生產(chǎn)組織效率，強化生產(chǎn)組織各環(huán)節(jié)的高效銜接，形成協(xié)同聯(lián)動、無縫對接、互為支撐的“一盤棋”有機整體；同時，堅持推進技術(shù)革新，新工藝帶動指標(biāo)新提升。鐵鋼界面高效合一的工藝技術(shù)集成，實現(xiàn)了鐵鋼界面無縫銜接，降低了鐵水溫降，提升了產(chǎn)量，降低了成本，為老廠改造提供了樣本。