首钢炼铁炼钢界面模式的研究

邱

剑

田乃媛

北京科技大学冶金与生态工程学院\"北京#!$$$%&’

摘

要

在系统论思想和原理指导下\"运用工程技术的研究方法对首钢炼铁(炼钢界面的两种不同模式进行了描

述\"定性地分析出对各自的优缺点\"并对两种铁水预处理脱硫技术进行了详细的比较\"进而对首钢的铁水预处理改造项目从技术经济层面上加以多因素分析后\"提出可保留现有模式的结论)关键词

首钢

炼铁(炼钢界面+#,-&#*

模式

铁水预处理

.

工程技术经济

中图法分类号

文献标识码

/0102/3456758095:;/5672<;6=!1>00972<;6=

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\"Dc\"^N\"]\"<0hi5/81KMNJUEFUTNF^EbDFUYSRRO^EbDFUDFSRTPELRVROTRSTRES^RFSNPMNS^RSEO_SRLMFDLNRFUDFRRTDFURLNFN^I

j前言

炼铁(炼钢界面l指炼铁m炼钢两个相对k刚k性l的生产工序之间的衔接面\"属于k柔性l体系\"它包括炼铁m炼钢生产之间多维物质流衔接m传递m匹配m缓冲过程的工艺路线m时间和空间特征m以及相应的工序m装置m容量m输送设备m运输路线m调度管理等多方面内容)首钢的炼铁(炼钢界面模式m技术水平和管理水平可以反映国内众多同类企业的现状\"所以以它为k模板l站在系统科学的高度上\"远\"用工程技术经济的研究方法进行炼铁(炼钢界面领)研究方法和结果不仅对首钢自身有实际意义\"同时对其他同类企业的决策起着参考作用)域的研究

n#o

配m运输手段等基础上\"进行区域性生产流程的概况总结m抽象分类\"目的是使整体生产流程最优化)首钢现有一个炼铁厂!包括u座高炉’\"r个炼

钢厂!二炼钢和三炼钢’一个铁水预处理站)目前首\"钢炼铁和炼钢之间的物流衔接手段主要依靠在线运行的#的鱼雷罐车\"机车运输&台机车和&+台r,$S工位包括q煤场m焦炭场m高炉m预处理m兑罐站m铸铁机m倒渣间和维修间等)通过分析高炉(转炉的生产能力\"确定首钢铁水分配方向\"铁水资源优化配置后

铁水供需关系见图#所示\"#!rvru&,Z*和&Z*&

主要配二炼钢&的Zvr#$S\"r^’w*Z*和+Z*对第二炼钢厂m第三炼钢厂铁水供应u!#$&,^&’Z*

作灵活调整)钢铁厂铁水供求组织与管理的难易m生产节奏的快慢及效益的好坏很大程度上受平面布置图所制约\"图r是首钢的炼铁厂到炼钢厂的平面布置示意图\"由它可以了解到首钢的界面模式)在实际

p目前首钢界面模式的概况

界面模式主要是指在两k刚性l生产工序之间的物流衔接匹柔性l生产工序的空间布置m生产组织\"k

收到修改稿日期qr$$&_$s_#s联系人q邱

剑\"博士研究生\"#r&+tYfeDJ[DEFDFELN^

主要配三炼钢&的Z!#sr,^&mr#$$^&’v%$S\"w*

炼钢界面模式的研究

生产中!当铁水硫含量偏高或者计划冶炼品种钢时!铁水需要进行脱硫预处理\"第二炼钢厂的脱硫过程是在炼钢厂内转炉垮的脱硫工位进行!脱硫容器是脱硫铁水进入转炉之前必须在转炉跨扒渣铁水包!

位扒渣!其界面模式为#高炉出铁$鱼雷罐$火车输送%等待&兑铁&$兑罐站%$兑铁包$天车输送$脱硫$扒渣$天车输送$转炉%在炼钢厂铁水包中脱硫&见图’而第三炼钢厂的脱硫工位是高炉$转!(

炉之间的脱硫站!脱硫容器是鱼雷罐!扒渣地点是炼钢厂内转炉跨的扒渣位!其界面模式为#高炉出铁$鱼雷罐$火车输送%等待&$脱硫站脱硫$兑罐站兑铁&在兑罐%$兑铁包$扒渣$天车输送$转炉%之前鱼雷罐中脱硫&见图)!\"*两种预处理技术的比较研究

界面模式与界面技术的关系#界面技术寓于界面模式之中!而不同的界面模式可能包含有相同的界面技术\"铁水预处理技术是炼铁$炼钢界面技术中的一种\"

在首钢的两种界面模式中!每种模式对应着一种不同的预处理技术\"两种预处理技术的脱硫设

钢铁

第HL卷

到脱硫工位的等待时间!脱硫喷吹时间!开始扒渣等扒渣作业时间!出脱硫工位等待时间\"氧化待时间!

钙基脱硫的处理周期时间包括鱼雷罐进入脱硫站等待时间!脱硫喷吹时间和离开脱硫站等待时间\"

表#首钢两种脱硫工艺参数的比较表

$%&’(#)*+,%-./*0*123*4.05*15(/6’16-.7%2.*02(890*’*:.(/

脱硫剂种类

镁基氧化钙基

脱硫剂成分金属镁粒石灰KLIA

萤石KIA

脱硫剂用量;

=#<2>@4:?(

CDEFGD#

脱硫剂价格;

=#元<2

#GCCCEFC

平均喷吹时间;

+.0

GDGEH#DG

处理周期;

+.0HHD#FIHDLF

脱硫效率;A

IJDEFEDCJ

温降;B#JDFIHID#I

镁基脱硫的特点K镁在铁液中将迅速汽化形成模式#是在J的铁水包中进>#@脱硫容器K#C2

镁蒸气M镁蒸气的溶解度很小M只有极少部分溶解在铁液中M绝大部分形成气泡并在上升过程中与硫发生气N液相反应\"从热力学看K气体镁脱硫时M铁液中氧含量!

温度越低M脱硫效果越好O从动力学看K镁气化速度快M且镁的蒸气压高达CDECIPCDLHH

QR%M使反应区附近流体搅拌良好M动力学条件好M但镁的利用率大为降低\"影响镁脱硫的因素有铁水氧含量!铁水温度!喷枪深度!喷吹气体流量!载气气体种类!残渣量!镁粒粒度和反应器形状等\"

氧化钙基脱硫的特点K较强的脱硫能力O脱硫产物疏松M扒渣方便M对罐侵蚀轻O资源广M价格低M易加工M使用安全\"但耗量大M渣量大O极易吸潮粉化O流动性差\"

总体来看M金属钝化镁粒脱硫剂具有脱硫能力强!脱硫速度快!单耗低!脱硫作业时间大大缩短!脱硫后渣量少!铁损少!温降低热损失少!环境污染小M间接经济效益高等优点M因此镁基脱硫更适合快节奏的生产工艺流程\"但镁基脱硫操作控制难度大M易造成脱硫效果发挥不好M使得综合成本反而偏高M脱硫效率降低\"

S两种炼铁!炼钢界面模式的比较

一种模式的形成并不是简单的各单元工序的组合与叠加>即简单的加和性@M而由各自的规模效应和结构效应共同产生出新的整体涌现性>即非加和性@才是模式形成的原因\"探索这种整体涌现性发生的条件!机制和规律正是炼铁N炼钢界面研究的内容\"高炉至二炼钢的界面模式>称为模式#@

和高炉至三炼钢的界面模式>称为模式J@各自的涌现性相比如下\"

相同点K两种模式都只进行铁水预处理脱硫M整个过程都是两次作业>预处理和扒渣@!四次运输>空气冷却@和两次兑铁M兑铁过程能量损失的类型>不包括损失的总量@基本相同\"

不同点如下\"

行脱硫M

容量小M处理时间短M脱硫铁水包寿命长M平均为#HIC次M且从喷枪喷出的高压氮气射流在铁水包里形成的流场较好\"模式J是在JFC2

的鱼雷罐中进行脱硫M

每次处理量大M处理时间长M且脱硫鱼雷罐寿命短M平均为##C次\"

>J@生产组织K公司总调提前下达周计划或日计划到各厂生产科M由生产科长组织各车间调度员参加会议M

细化计划布置到三班\"模式J要求做到脱硫铁水与冶炼品种钢的转炉炉次一一对应M生产调度组织难度非常大M原因如下KT机车调度问题\"脱硫站位于高炉与转炉之间M相当于在物流运输中增加了一个转运点M增加了机车调度的工作量和难度O

U鱼雷罐匹配问题\"脱硫鱼雷罐比普通鱼雷罐对耐

火材料性能的要求苛刻M首钢用于脱硫的鱼雷罐只有F个M脱硫模式的铁水调度必须考虑脱硫鱼雷罐的匹配!缓冲和衔接OV兑铁问题\"铁水包容量必须

和GC2转炉的公称容量匹配M一个JFC2的鱼雷罐铁水量大约兑H个铁水包M因此铁钢对应关系复杂\">H@生产节奏和过程温降K设W$R)表示每天使用的鱼雷罐个数OXY*.5

表示每个鱼雷罐的有效装载质量OZ表示高炉的总个数OX[\\?表示第\\个高炉铁水日产量OW2:表示每天使用铁锅>一种铁水运输容器@的累积个数OX2\\:表示每个铁锅的有效装载质

量O]$R)表示$R)每天的实际平均周转次数O首钢$R)实际周转率计算公式K

Z

W2:

]$R)^>_X\\

[?

=W$R)‘XY*.5

@\\^#

_X

2\\:

@;>\\^#

由首钢的生产数据计算出整体鱼雷罐的周转率]$R)^J

DF#M用类似的算法算出模式J的鱼雷罐周转率为JDI#LM每个$R)实际周转平均时间为

Ia#DI+.0M模式#的鱼雷罐周转率为JDFIHM每个$R)实际周转平均时间为IEJDa+.0

\"可见M模式#周转时间短M同时温降少M首钢两种模式的温降如图I所示\"

第9期

邱

剑等;首钢炼铁\"炼钢界面模式的研究

\\]]\\

%,5%

普通鱼雷罐

用量用量耐材种类

V价格V

价格-万元V脱硫鱼雷罐耐材种类

-万元VW36XFY7$ZYZM4>NO!F6>O4M!W36

XFY7$ZYZMN>A9O4>!普通粘土砖F>FF=>9O普通粘土砖F>FF=>9O浇注料!>!=>N4浇注料!>!=>N4喷涂料6=&=4>!喷涂料6=&=4>!总成本

F!>9AM!

总成本

O9>FM

89:投资效益;如果模式6也改成模式4<拆掉现有设备将造成!==多万元损失<

并需追加投资4A==万元<

经过计算其投资收益率很低<投资回收期需A@46年<而行业的标准投资回收期为!@A

年<模式改造经济效果差B

通过分析J计算J比较和评价<综合两种预处理技术和两种界面模式内容的比较<从技术上先进或有利于改造发展为先进方向J经济上的合理<选择保留原来模式6为最优化方法<但需要对一些不利于生产顺行的因素进行技术改造<比如增加脱硫鱼雷罐个数<把进入脱硫站的铁路线由单轨改成双轨<脱硫喷吹粉剂由石灰脱硫剂改为复合脱硫剂等B[结论

84:在对首钢的炼铁\"炼钢界面进行了详细的分析基础上<比较了现有两种铁水预处理技术的优

c-,c

钢铁

第)a卷

缺点!认为镁剂脱硫更适合快节奏的生产工艺流程\"模#$%首钢现行两种炼铁&炼钢界面模式中!式’的整体冶金工艺性能(衔接匹配(调度管理(生产效率等均优于模式$\"

参

考

但应对一些#)%首钢三炼钢厂暂可保留模式$!

不利于生产顺行的因素进行技术上的调整\"首钢的炼铁&炼钢界面模式和预处理技术可对国内其他企业起借鉴作用\"文

献

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殷瑞钰1钢铁制造流程的解析和集成1金属学报!$$HHH!)I#’H%J’HKKL’HMN1#HHH!)I#’H%J’HKKL’HMN1%$O!Q!E!W1[D,GP/5/3+2RST<3:U/3+FST93V/3:XYZ2\\\\5/@48/<3<=]<8O96.5\\5.;/^48/<3A;98;948U938

邓崎琳!萧忠敏!刘振清!等1铁水脱硫预处理$HH$!’M#’%JaL’b1#C9@T3<5<:0/3_+>BR1>CDDE?2‘+,G!

技术在武钢的应用[炼钢!$HH$!’M#’%JaL’b1%

武汉理工大学出版社!)杨家本1系统工程概论1武汉J$HH’1

c技术信息c

c国内c

武钢一号转炉炉龄达到deeee炉

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eeee{lgzupdju|

武钢二炼钢厂’号转炉顶底复吹炉$HHN年$月$’日!龄达到)再次刷新了由该厂连续N次保持的世界纪HHHH炉!录\"’号转炉从$截止$月$HHH年’H月$M日’I时开炉!’日!炉役长达)年零N个月\"共冶炼高牌号硅钢(压力容器钢(汽车用钢(耐火耐候钢(电视机框架钢等’K大系列)N)个}双高~品种!产钢$综合质量合格率达a)K万8a[M!以!

上!创经济效益’顶底复合吹炼是提高钢材质量bHH多万元\"的关键!提高炉龄是降低生产成本的最佳途径!两者兼得却十分不易\"目前!代表国外最先进水平!复吹与炉龄都能兼顾的最高炉龄不到’HHHH炉\"

武钢二炼钢厂成功解决了顶底复吹与高炉龄’aaa年!不能同步这一世界性难题!开发研究出转炉溅渣护炉工艺和设备维护系统技术!使复吹炉龄节节攀升\"目前!’号转炉运行平稳(炉型规则!炉底透气元件保护良好!$HHN年)月中旬安全停炉\"

薛

青

c国外c

德国萨尔茨吉特公司热带轧机的现代化改造

现代化改造包括一台板坯定宽压力机(一机架带有立式轧边机粗轧机!以及采用弯辊技术和B\"BAEF>工作辊

轴向移动的N机架精轧机#$至#b%\"#

新安装的定宽压力机使板坯宽度减少量达)bHUU!技术数据示于附表\"轧机的改造包括安装新的N辊粗轧机(立式轧边机($至#b精轧机架和B#\"BAEF>轴向移动轧辊和弯辊系统\"

板坯的最大厚度$UU板坯宽度$UU减宽量$UU

%’板坯平均移动速度$UUc6

$NIIMHL$’bH

最大%)bH#)HH最大%N$#$$HHH’’NNHH

压力机行程$U/3压力$&,主要驱动力$&,

陆岩

摘自(1)$HHN!,<1’>8995C/U96+38

**************************************************

c会议消息c

中国金属学会于$炼钢(轧钢生HHN年b月$a日至I月N日在江苏省无锡市山明水秀大饭店分别召开$HHN年全国炼铁(产技术会议\"拟参加会议者请打电话#H’H%Ib’)))$$+’I$)王耀琨联系\"

本刊讯%#

本期责任编辑

李树祺