过跨车“一罐到底”运输模式下总图形式探讨

黄艳林

（中冶南方工程技术有限公司， 湖北 武汉 430223）

在长流程钢铁企业中，钢铁厂铁钢界面的铁水运输方式的选择是总图运输设计中非常重要的一环，合理的铁水运输方式的选择为企业的建设成本及运营成本的降低带来显著的经济效果。钢铁工业走过漫长的发展历程，铁水运输技术的研究也经历了第一代铁水运输技术到第四代甚至第五代铁水运输技术的发展历程，第五代铁水运输技术（汽车一罐到底）由于较不成熟，现阶段还无法大力推广，因此本文不做赘述。

本文所述过跨车“一罐到底”运输技术即为第四代铁水运输技术（下文均简称为过跨车“一罐到底”），过跨车“一罐到底”由于具有用地集约、节能环保、温降较低，经济效益可观的优点，因此较多新建钢厂逐步采用这种铁水运输技术，过跨车“一罐到底”铁水运输技术虽然具有上述优点，但也存在的较为突出问题是一次建设成本较火车一罐到底成本高，同时存在一定的刚性，铁水无法实现互通，因此本文针对钢铁厂过跨车“一罐到底”铁水运输铁钢界面常见总图布置形式中的难点，结合难点给出了钢铁企业过跨车“一罐到底”的优化总图布置多种形式，尽量使得总图布置紧凑、全厂的物质流、能量流效率更高，一次建设成本较低，铁钢界面运输相对柔性，最后用实例验证了此总图布置形式之一。

1 过跨车“一罐到底”常见总图布置形式

1.1 加料跨延长形式

加料跨延长形式采取炼钢连铸主厂房加料跨延伸进入高炉出铁场区域，两座高炉布置在延伸加料跨两侧，铁水罐通过过跨车进入延伸加料跨，由加料跨起重机吊至炼钢区域兑铁，这种形式的代表钢厂为江苏某钢厂。该厂设计生产规模为460 万t/a，铁钢界面核心机组配置为2×2 600 m3高炉炼铁系统+2×210 t 转炉炼钢系统。高炉出铁场下共设置5 条铁水线，高炉铁水由高炉出铁场下的铁水罐车从加料跨两侧直接运至炼钢厂加料跨延伸跨。高炉铁水进入炼钢车间后由车间起重机吊运至脱硫铁水罐车上进行脱硫处理。炼铁与炼钢车间之间存在5 m 高差，采用过跨车及起重机运输完美克服了两车间的5 m高差，该案例也可以作为总图规划领域在处理铁钢之间高差的典型案例。通过采用过跨车“一罐到底”铁水运输形式，铁水到达脱硫站的平均温度为1 395 ℃。该钢厂过跨车“一罐到底”总图布置简图见图1。

图1 江苏某钢厂过跨车“一罐到底”总图布置简图

1.2 中间转运跨形式

中间转运跨形式采取中间转运跨实现过渡转运，具体为以下流程：高炉铁水通过过跨车将铁水送入转运跨，然后用转运跨的起重机将铁水重罐吊至铁水脱硫装置进行脱硫处理，脱硫处理完后的铁水再通过起重机吊至铁水过跨线，通过过跨车将铁水送入炼钢车间，铁水空罐按上述流程返回至高炉。这种铁水运输形式的代表钢厂为重庆某钢厂，该厂设计生产规模为610 万t/a，铁钢界面核心机组配置为3×2 500 m3高炉炼铁系统+4×210 t 转炉炼钢系统，每座高炉出铁场下设置5 条铁水线，铁钢之间设置转运跨（转运跨2 跨），铁水的缓冲、预处理、调度、转运、控制均在转运跨内完成。通过采用过跨车“一罐到底”铁水运输形式，铁水平均入炉温度为1 338 ℃。该钢厂过跨车“一罐到底”总图布置简图见图2。

图2 重庆某钢厂过跨车“一罐到底”总图布置简图

1.3 过跨车“一罐到底”常见总图形式布置特点及难点

钢铁厂铁钢界面过跨车“一罐到底”常见两种总图布置形式特点及难点见表1。

表1 过跨车“一罐到底”常见总图形式布置特点及难点

通过表1 中的分析，过跨车“一罐到底”常见两种总图布置形式均具有总图占地相对较少，运营成本相对较低的优点，但是也存在一次投资较高，铁钢界面刚性较强，多高炉多炼钢铁水互通障碍的问题，因此在总图布置中若能扬长避短，在利用总图占地少，运营成本低的优点的同时，能尽力克服一次投资较高，铁钢界面刚性较强的问题，这样可以为钢厂降低生产成本提供了先天优势。

2 过跨车“一罐到底”总图优化布置形式

通过上述分析，过跨车“一罐到底”目前主要存在2 个大的问题需要解决，第一，一次投资过高，一次投资过高的主要原因为起重机成本较高，因此在相同条件下，总图规划布置中尽量降低起重机的数量，提高起重机作业利用率，可以很好的降低“起重机+过跨车”铁水运输模式的一次建设成本，降低运营成本；第二，铁钢界面刚性较强，较难适应多高炉多转炉匹配问题及铁水缓冲问题。

上述两大问题是影响过跨车“一罐到底”运输模式选择的主要因素，因此基于上述两大问题，总图在优化铁钢界面布置的时候可以采取以下措施来解决：第一炼铁与炼钢规模尽量能一对一匹配为前提，第二，在满足工艺流程的条件下，取消转运跨，提高加料跨起重机作业效率；第三，在采用多炼钢厂房（2座）布置时，炼钢加料跨联通，2 座高炉向加料跨同时供铁水，尽量实现铁水互通。如果采用大规模生产，可以采用多制造单元，以每个制造单元作为研究对象分别研究，本文主要针对常见≤3 座高炉及≤2座炼钢厂房作为研究对象，具体铁钢界面总图优化布置形式主要有以下几种：

2.1 A形式（1+1）

A 形式采取1 座高炉+1 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种形式按照垂直或平行进炼钢又分为2 种形式，具体见图3 和图4。这种布置形式较为适应1 个大高炉对应多个（≤3 个）转炉的布置。

图3 A 形式（1+1）铁水线垂直进炼钢

图4 A 形式（1+1）铁水线平行进炼钢

2.2 B形式（1+2）

B 形式采取2 座高炉+2 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种形式按照垂直或平行进炼钢又分为2 种形式，具体见下页图5 和图6。这种布置形式较为适应1 个大高炉对应2 个炼钢（≤3 个转炉）。

图5 B 形式（1+2）双向铁水垂直进炼钢

图6 B 形式（1+2）双向铁水平行进炼钢

2.3 C形式（2+1）

C 形式采取2 座高炉+1 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种布置形式较为适应2 个中等高炉（小于2 000 m3）对应1个炼钢（≤3 个转炉，转炉≤150 t），具体布置见图7。

图7 C 形式（2+1）铁水垂直进炼钢

2.4 D形式（2+2）

D 形式采取2 座高炉+2 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种布置形式根据2 座高炉是否联合布置分为2 种形式，具体布置见图8 和图9，这种布置形式较为适应高炉与炼钢规模一对一匹配及炼铁、炼钢分期建设分期实施增加分期铁钢界面柔性的布置。

图8 D 形式（2+2）铁水垂直进炼钢

2.5 E形式（3+2）

E 形式采取3 座高炉+2 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种布置形式较为适应高炉与炼钢规模一对一匹配及炼铁炼钢分步实施的布置，如一步2 座5 000 m3的高炉+4 座 210 t 的转炉，二步 1 座 5 000 m3的高炉+2 座210 t 的转炉。具体布置见图12。

图9 D 形式（2+2）铁水分期垂直进炼钢

图12 E 形式（3+2）铁水垂直进炼钢

2.6 F形式（3+3）

F 形式采取3 座高炉+3 座炼钢，取消中间转运跨，铁水直接进加料跨，减少起重机数量，提升起重机作业效率，使起重机作业集中化、共享化，这种布置形式与E 形式较为相同，可分期实施，具体见图13。

图13 F 形式（3+3）铁水垂直进炼钢

3 案例

印尼某钢铁厂建设2 座1 780 m3高炉，3 座120 t转炉（一个炼钢厂），铁钢界面在经过多方案经济技术论证比较后，采用取消中间转运跨的“起重机+过跨车”一罐到底优化总图布置形式C，总图布置见图14 所示。

图14 印尼某钢厂铁钢界面总图布置形式（C 形式）

通过采用这种总图布置形式，简化了运输流程，减少了起重机数量，提升了起重机作业效率，在降低建设成本的同时也降低了运营成本，同时通过在加料跨设置铸铁机、重罐位、空罐位提高了铁水的缓冲能力，减少了铁钢之间的刚性，另外采用这种布置可以倒逼管理水平提升，提升钢厂综合竞争力。

4 结语

钢铁厂铁钢界面运输是钢厂总图布置的核心，传统中采用过跨车“一罐到底”虽然能很好的降低运营成本，但是一次建设成本较高，让很多建设资金短缺的企业存在疑虑。本文就过跨车“一罐到底”运输模式给出了优化的多种铁钢界面总图布置形式，降低了一次建设成本投资，缓解了铁钢之间的刚性，为钢铁厂铁钢界面选择过跨车“一罐到底”运输模式的总图设计人员提供了一些借鉴。

虽然本文对过跨车“一罐到底”建设成本高及铁钢界面刚性强通过总图布置的手段进行了解决，但是选择这种布置的前提条件需铁钢规模能完美适应，因此后续还需进行更多的研究，完善这种运输模式，进而完善相应的总图布置。