提升转炉炉役期间铁水消化能力的实践

许 建

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照276800）

1 前 言

转炉是炼钢生产中最为关键的设备，转炉炉役大修是炼钢生产管理的重要内容，其炉役检修工期长，炉役期间整体产线生产较为脆弱，正常的铁钢平衡状态被打破，铁水不能被转炉完全消化，直接影响到企业经济效益和安全生产。因此如何通过高水平的生产组织模式，优化工艺流程，加快炼钢生产节奏，降低工序成本，减少炼钢过程的损耗和能耗，实现利益的最大化已经成为公司面临的重要问题。为保证炉役期间公司生产组织安全稳定和铁钢平衡，山钢日照公司系统地分析研究了1座转炉炉役时，影响3 座转炉消化铁水能力的因素，并制定了一系列优化措施，基本实现了铁钢界面的安全、均衡生产。

2 生产状况及存在的问题

2.1 生产现状

山钢集团日照有限公司一期设计生产规模为年产872万t合格钢水，850万t合格铸坯，主要设备有2座5 100 m3高炉、4座210 t转炉、5台连铸机。4座转炉分成两组布置，即2 个转炉分为一组，铁水从中间进入加料跨，废钢从两端进入加料跨，有利于高效生产。转炉炉役模式采用4 座转炉轮流交替的方式进行炉役，以保证最大限度地消化铁水。

按照当前水平，目前高炉铁水按每罐198 t 出铁，平均每罐出铁时间为25.3 min，2座高炉每天大约产生114罐铁水，转炉平均周期为40 min，理论计算单座转炉每天最多消化36罐铁水。正常生产期间，转炉的生产能力与高炉的出铁能力基本持平。转炉炉役期间，3座转炉最多消化108罐铁水，单日至少会有6罐富余铁水到铸铁机进行铸铁，整个炉役期间（按12 d计算）将铸铁72罐。考虑到转炉受钢种、检修、更换出钢口、更换出钢口滑板、补炉、清炉口、清炉坑等常规作业影响，实际上3 座转炉单日消化能力在100～104罐，单日铸铁10～14罐，铸铁机超负荷作业，严重时会造成高炉被迫提前堵口，减风乃至休风，打乱生产节奏，对整个公司生产系统带来很大的隐患，不利于降本增效。

2.2 存在的问题

2.2.1 转炉冶炼周期过长

冶炼周期受钢种的影响小、波动小，精炼周期主要与精炼工艺有关，浇注时间受规格、拉速等影响［1］。3 座转炉生产时，转炉生产能力小于高炉出铁能力，同时小于精炼及连铸总的生产能力，因此，转炉成为生产组织的主要限制性环节。目前转炉冶炼周期在38～43 min，平均40 min，时间明显偏长。另外，转炉检修、更换出钢口或出钢口滑板、补炉、清炉口、清炉坑等常见作业，时间不固定、偏长且频繁，一定程度上影响着生产节奏。

2.2.2 铁包维护及吊重配空作业效率低

铁包维护不及时导致可用空包数量不足，若炼钢压重罐较多，会影响高炉的正常生产；若包口清渣不及时，导致KR 无法处理、转炉装铁不净，同样影响生产节奏。铁包吊重配空作业时间偏长，影响KR处理及转炉吹炼效率。

2.2.3 出铁量偏差大或铁水入炉温度低

高炉出铁量偏差大，需要重回高炉重补铁水；或者装入转炉后二次补铁水，从而增加了天车的负担，影响生产节奏。若高炉出铁温度低，或者铁水到达炼钢区域后长时间没有进入KR 处理，保温措施不当，导致铁水温度低，铁罐粘贴严重，造成兑入转炉的铁水不足，需要二次补铁水，不仅增加了转炉周期，还降低了天车的作业效率。

2.2.4 计划编排欠合理

炼钢生产作业计划和调度是生产组织的关键，合理的生产作业计划可以降低物耗与能耗成本、增加收益、稳定质量，并能保障生产运行稳定顺行高效。因订单结构复杂，存在大量小批量订单，组炉组浇存在困难。浇次短，钢种复杂多样，不利于计划排产，铸机更换浇次频繁，作业率降低，造成铸机消化钢水能力受到一定程度的限制。

3 生产组织优化

3.1 缩短转炉冶炼周期

以转炉为中心，强化操作水平，加强工序间信息传递与配合，确保转炉做到“六不等”，即不等计划及成分、不等废钢、不等铁水、不等钢包、不等渣罐、不等合金辅料。

在铁水成分与所炼钢种确定后，提高转炉供氧强度几乎可以成比例地缩短每炉钢的供氧时间［2］。根据原料状况、冶炼钢种、炉容比、喷溅情况、转炉排烟能力等实际条件适当增加供氧强度，缩短每炉的供氧时间至14～15 min。控制装废钢、装铁水的时间在4 min以内；等待及补吹的时间控制在3 min以内；其他时间不超过1 min。

通过以上措施，把转炉冶炼周期控制在35±1 min，建立单炉单机匹配生产组织模式。冶炼周期缩短5±1 min，单日冶炼炉数较之前可以增加4～8炉。

3.2 调整铁水装入量

总装入量按照250 t 组织，其中铁水按照每炉205 t 要求控制，比炉役之前提高7 t。若每罐铁水提高到205 t，平均出铁时间为26.2 min，2座高炉每天大约产生110 罐铁水，较调整前每天少出4 罐。废钢按照45 t左右装入，增加重型废钢及铁块的配比，防止装炉时卡废钢而延长冶炼周期。

3.3 优化转炉→精炼→铸机生产模式

加强生产过程控制和优化，减少工艺停机时间，增加铁水消化能力。3座转炉连续生产，根据所生产钢种及对应的工艺路线，合理优化精炼设备使用，满足转炉→精炼→连铸机的合理搭配。提高CAS 直上、LF 单联或 RH 单联工艺路线比例，降低LF+RH双联工艺路线比例，提高生产节奏。铸机浇次间组织中间包快换，换浇次时间≯1.5 h。

3.4 炉役期间订单结构及生产计划安排

结合各个产线生产能力、库房储存能力及物流运输情况，为保障炉役期间稳定生产和铁钢轧平衡，对影响生产节奏订单进行优化调整。1）安排以普通钢种为主，铸机生产尽量安排1#、2#铸机同开，生产断面不低于1 300 mm，不高于1 510 mm，按单炉对单机进行组织，铸机生产尽量安排长浇次，每个浇次不低于 20 炉，3#、4#、5#铸机浇次炉数灵活控制，保1#、2#主力铸机生产；2）低P、合金量非常大的钢种尽量少生产；3）品种钢短浇次避免生产；4）所有铸机浇次都按最长炉次排产（结合订单），减少换浇次影响。

3.5 严格执行标准化作业

转炉更换出钢口时机安排在铸机换浇次时间期间，每天最多更换一个出钢口，更换时间不超过90 min。转炉更换滑板前炼钢作业区提前2炉通知调度室，调度室调整生产节奏安排更换，特殊情况可以安排提前2 炉或推后1 炉钢更换；更换滑板时间不超过10 min，更换滑板加内水口时间≤15 min。

优化溅渣护炉工艺和炉底砌筑工艺，减少补炉次数，使冶炼生产均衡、稳定［3］。根据实际情况，补炉时间控制在30～50 min，若换出钢口该炉补炉取消。清炉口、清炉坑分别控制在10 min 以内，单日单座转炉最多安排2 次清炉口、清炉坑作业；单日单座转炉最多安排3次更换出钢口滑板；清理氧枪作业安排在吹炼结束至出钢结束之间，避免延误溅渣护炉从而延长转炉冶炼周期。

3.6 提高铁包维护及吊重配空作业效率

炉役期间，铁水罐可用数量不低于30个，铁水车16个全部具备上线条件。及时清理铁水罐小罐口，具备正常铸铁条件，能够在30 min 内完成上线运行。

3.7 加强设备管理

炉役期间做好设备运行监控，保持设备状态、工艺参数良好受控，同时加强设备日常点检工作，发现问题及时排除，杜绝存在安全隐患的设备带病作业。对于故障，坚持“四快”原则，即反应快、到位快、判断快、处理快，及时反馈，以便总体平衡和协调。炉役期间，其他转炉、连铸机必须保证满足生产所有钢种，并且备品备件充足，确保炉役期间连续生产。

3.8 炉役期间检修组织

1#、2#连铸机为双流板坯连铸机，平均每包钢水浇注时间为30 min；3#、4#、5#连铸机为双流板坯连铸机，平均每包钢水浇注时间为60 min。转炉检修时，可安排 1#、2#铸机中的1 台进行检修，3#、4#、5#铸机不安排检修；转炉不检修时，1#、2#铸机不安排检修，可安排3#、4#、5#铸机中的1台进行检修；连续3 d内只能安排1座转炉检修；每座转炉检修时间不超过10 h，力争控制6 h以内；单座转炉检修周期不低于8 d，目标10 d以上。

4 实践效果

2020年3月炼钢 3#转炉进行了为期 12 d 的炉役。经过生产组织优化，减轻了铸铁量，炼钢消化铁水能力提升效果显著。优化前后效果对比见表1。由表1 可以看出，生产组织优化后单日平均铸铁大大降低，保障了高炉稳定顺行以及炼钢的安全生产，保持了铁钢界面平衡。

表1 生产组织优化后效果对比 罐

炉役期间，3 座转炉生产是一种快节奏组织模式，为今后非炉役期间转炉实行“3+1”模式生产提供了可靠的实践效果。转炉“3+1”模式是指正常情况下，3 座转炉生产，另1 座转炉进行备用，不仅可以提高生产节奏，正常生产时还可以对转炉进行消缺保养，提高了生产效率及设备故障下的生产应急能力。

5 结 语

炉役期间，生产组织优化后，炼钢单日消化铁水能力提升明显，基本与出铁能力持平；单日铸铁量降低显著，基本可以实现铁钢界面平衡。可以推广转炉“3+1”模式生产组织方式，提高生产效率及事故突发状态下的应急能力。