李 勤， 王 崇

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司， 河北 唐山  063200）

摘 要：從鋼包周轉運行的各個階段進行分析，通過理論計算與實踐生產相結合，制定合理的生產工藝路徑及鋼包周轉制度。結果表明：通過優化鋼包的周轉可以有效縮短鋼包周轉時間、降低轉爐出鋼溫度及提高鋼包的使用壽命。

關鍵詞：鋼包；周轉；溫度；壽命

鋼包是冶金工業的主要容器，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，說明生產節奏波動較大，與同行業先進鋼廠對比發現，鋼包周轉時間明顯偏長，存在較大改善空間。

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：

N=（X_maxt）（/ 60×12）                  （1）

式中：N 為鋼包周轉個數，個；X_max 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格和性能的因素，生產過程中各工序之間交叉作業頻繁，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。

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。

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。

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。

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.鋼包運行控制優化實踐[J].鋼鐵，2012，47（10）：40- 44.

[4] 黃幫福，王建軍，朱道飛.鋼包數量計算模型[J].鋼鐵研究學報，2014，26（5）：17- 22.

[5] 肖茂元，王崇.鋼包周轉的優化研究[J].連鑄，2016，41（4）：18- 22.

[6] 劉青，田乃媛，侯文義，等.轉爐煉鋼廠鋼包轉運的物理模型[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.